五年级奥数 第十三讲 染色中的抽屉原理 例1:平面上有ABCDE点。。。
染色问题
这里的染色问题不是要求如何染色,然后问有多少种染色方法的那类题目,它指的是一种解题方法。染色方法是一种将题目研究对象分类的形象化方法,通过将问题中的对象适当染色,我们可以更形象地观察分析出其中所蕴含的关系,再经过一定的逻辑推理,便能得出问题的答案。这类问题不需要太多的数学知识,但技巧性、逻辑性较强,要注意学会几种典型的染色方法。
【例1】 六年级一班全班有35名同学,共分成5排,每排7人,坐在教室里,每个座位的前后
左右四个位置都叫作它的邻座。如果要让这35名同学各人都恰好坐到他的邻座上去,能办到吗?为什么?
【分析】 划一个5?7的方格表,其中每一个方格表示一个座位。将方格
黑白相间地染上颜色,这样黑色座位与白色座位都成了邻座。因此每位同学都坐到他的邻座相当于所有白格的坐到黑格,所有黑格的坐到白格。但实际上图中有17个黑格,18个白格,黑格与白格的个数不相等,故不能办到。
【例2】 右图是学校素质教育成果展览会的展室,每两个相邻的展室之间都有门相通。有一个
人打算从A室开始依次而入,不重复地看过各室展览之后,仍回
A到A室,问他的目的能否达到,为什么?
【分析】 采用染色法。如右下图,共有9个展览室,对这9个展览室,黑
白相间地进行染色,从白室A出发走过第1扇门必至黑室,再由黑室走过第2扇门至白室,由于不重复地走遍每一间展览室,因A此将走过黑白相间的8个展览室,再回到白室A,共走过9扇门。由于走过奇数次门至黑室,走过偶数次门至白室。 现在,走过9扇门,必至黑室,所以无法回到原来的白室A。
[巩固] 有一次车展共6?6?36个展室,如右图,每个展室与相邻
的展室都有门相通,入口和出口如图所示。参观者能否从入口进去,不重复地参观完每个展室再从出口出来?
[分析] 如右下图,对每个展室黑白相间染色,那么每次只能从黑格到白格或从白格到黑格。由
于入口处和出口处都是白格,而路线黑白相间,首尾都是白格,于是应该白格比黑格多1个,而实际上白格、黑格都是18个,故不可能做到不重复走遍每个展室。
【例3】 右图是半张中国象棋盘,棋盘上放有一只马。众所周知,马是走“日”字的。请问:
这只马能否不重复地走遍这半张棋盘上的每一个点,然后回到出发点?
【分析】 马走“日”字,在中国象棋盘上走有什么规律呢?
为方便研究规律,如下图所示,先在棋盘各交点处相
马间标上○和●,图中共有22个○和23个●。因为马走“日”字,每步只能从○跳到●,或由●跳到○,所以马从某点跳到同色的点(指○或●),要跳偶数步;跳到不同色的点,要跳奇数步。现在马在○点,要跳回这一点,应跳偶数步,可是棋盘上共有23?22?45个点,所以不可能做到不重复地走遍所有的点后回到出发点。
讨论:如果马的出发点不是在○点上而是在●点上,那么这只马能不能不重复地走遍这半张棋盘上的每个点,最后回到出发点上呢?按照上面的分析,显然也是不可能的。但是如果放弃“回到出发点”的要求,那么情况就不一样了。从某点出发,跳遍半张棋盘上除起点以外的其它44个点,要跳44步,44是偶数,所以起点和终点应是同色的点(指○或●)。因为44步跳过的点○与点●各22个,所以起点必是●,终点也是●。也就是说,当不要求回到出发点时,只要从●出发,就可以不重复地走遍半张棋盘上的所有点。
【例4】 右图是由14个大小相同的方格组成的图形。试问能不能剪裁成7个由相邻两方格组成
的长方形?
【分析】 将这14个小方格黑白相间染色(见右下图),有8个黑格,6个白格。相邻两个方格必
然是一黑一白,如果能剪裁成7个小长方形,那么14个格应当是黑、白各7个,与实际情况不符,所以不能剪裁成7个由相邻两个方格组成的长方形。
【例5】 11个
和5个能否盖住8?8的大正方形?
【分析】 如右图,对8?8的正方形黑白相间染色后,发现
必然盖住2白2黑,5个则盖住10白10黑。
则盖
住了3白1黑或3黑1白,从奇偶性考虑,都是奇数。而这种形状共11个,奇数个奇数相加仍为奇数,故这种形状盖住的黑格和白格都是奇数,加上另一种形状的10白10黑,两种形状共盖住奇数个白格奇数个黑格。但实际染色后共32个白格32个黑格,故不可能按题目要求盖住。 注意:本题中每个
盖3白1黑或3黑1白,11个这种形状盖住的不一定是33白11黑
或33黑11白,因为可能一部分盖3白1黑,另一部分盖3黑1白。这是一个容易犯错的地方。