容斥原理、鸽笼原理

一、容斥定理
定义
在计数时,必须注意没有重复,没有遗漏。为了使重叠部分不被重复计算,人们研究出一种新的计数方法。
这种方法的基本思想是:
先不考虑重叠的情况,把包含于某内容中的所有对象的数目先计算出来,然后再把计数时重复计算的数目排斥出去,使得计算的结果既无遗漏又无重复。这种计数的方法称为容斥原理。

举个例子
有A、B两个集合,如图:
在这里插入图片描述
会发现求AUB时,A+B对AB加了两次,所以再减去一次就可以了,所以AUB=A+B+AB

同理,假设有A,B,C三个集合,
AUBUC=A+B+C-AB-AC-BC+ABC

所以对于n个集合,求其并集,则
A1UA2UA3U…UAn=A1+A2+A3+…+An-A1A2-A1A3-…-An-1AN+A1A2A3+…+An-2An-1An-…A1A2…An

这就是容斥定理的基本思想。

二、鸽笼原理
鸽笼原理又叫抽屉原理,或者球盒原理

  • 鸽巢原理:把n+1个鸽子放到n个鸽巢里,那么至少有两个鸽子在同一个鸽巢里
  • 抽屉原理:把n+1个物品放到n个抽屉里,那么至少有两个物品在同一个抽屉里
  • 球盒原理:把n+1个小球放到n个球盒里,那么至少有两个小球在同一个球盒里

相关原理

第一抽屉原理

  • 原理1:把多余n+1个物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里的东西不少于两件。
  • 原理2:把多余mn+1(n不为0)个物体放到n个抽屉里面,则至少有一个抽屉里面不少于(m+1)的物体。

第二抽屉原理

  • 把(mn -1 )个物体放入n个抽屉中,其中必须有一个抽屉不多余(m-1)个物体。
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