容斥原理与重叠问题的区别(包含与排除容斥原理)

容斥原理是为了避免重叠部分被重复计算的一种计数方法。操作原理是:先不考虑重叠部分,把整体中包含的所有数目先计算出来,然后再将重复部分排除出去,使计算结果没走重复和遗漏。

应用容斥原理,可以解决许多有趣的数学问题。容斥原理常常需要用到文氏图。

例1、六年级一班有45名学生,参加语文小组的有25人,参加数学小组的有35人,如果每人都至少参加一个小组,则这个班两个小组都参加的有多少人?

容斥原理与重叠问题的区别(包含与排除容斥原理)(1)

如图所示,左边的圆表示参加语文小组的人数,右边的圆表示参加数学小组的人数,中间重叠部分表示两个小组都参加的人数。

25 35=60(人)

60-45=15(人)

答:这个班两个小组都参加的有15人。

在上题中,因为每个人都至少参加了一个小组,所以全班45人都包含在两个圆的范围内。如果不是所有人都至少参加了一个小组,有人没有参加任何小组的时候,在圆之外还有人,这种情况下就再加一个长方形边框,把所有人都体现出来。

例2、六年级二班有46人,其中参加语文小组的有12人,参加数学小组的有18人。还有12人既没有参加语文小组也没有参加数学小组,那么两个小组都参加的有多少人?

容斥原理与重叠问题的区别(包含与排除容斥原理)(2)

如上图所示,左圆表示参加语文小组的人数,右圆表示参加数学小组的人数,两个圆的重叠部分表示两个小组都参加的人数,圆之外长方形以内表示两个小组都没有参加的人数。

46-12=34(人)

20 18-34=4(人)

答:两个小组都参加的有4人。

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