第一节 基本原理
排序原理
排序原理的思想:在解答数学问题时常常涉步到一些可以比较大小的量,它们之间并没有预先规定大小顺序,那么在解答问题时,不妨可以将它们按一定顺序排列起来,往往十分有助于解题,它在不等式中应用尤为广泛.
【引例】设有 个彼此不等的正数 ,作出某一切可能的和数,证明得到的和数中至少有 由 得到.
证明 不妨设 ,则
1个数的和不等的有 ,共 个;
2个数的和不等的有 ,共 个;
3个数的和不等的有 ,共 个;
……
个数的和不等的有 ,共2个;
个数的和不等有的 ,共1个
和数中至少有 个两两不相等.
排序原理:
设 , 是两个非负序列, , ,则
.
(反序) (乱序) (同序)
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对称原理
“对称”在生活中随处可见,其例子举不胜举,数学上的对称问题,要用对称法解决,其特点是计算量大大减少.
定义一 将一个式子的某个字母互换,若所得式子与原式恒等,则称此式子关于这两个字母对称.
定义二 若某式子的所有字母按确定的顺序排成一列后,将第一个字母用第二个字母代替,第二个字母用第三个字母代替,…最后一个字母用第一个字母代替,如果所得式子与原式恒等,那么称此式子为关于这些字母的这种顺序的轮换对称式.
【例如】分解因式:
分析 此式为 的轮换对称式, 最高次数为4,因此只能解如下三种形式之一
项系数为1,∴前两式必有 ,不可能有“-”,因此只能是第三式正确, 必须系数为1,且两“+”,两“-”,根据轮换对称有
.
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抽屉原理
原理1:多于 个的元素,按任一确定方式分成 个集合,则至少有一个集合中含有至少二个元素.
原理2: 个元素,分成 个集合,则至少有一个集合中含有至少 个元素.
原理3:无穷多个元素分成 个集合,则至少有一个集合中含有无穷多个元素.
【例1】求证:任意三个整数中,至少有两个整数的和为2的倍数.
证明 将任意三个整数分成两类
A: , B: (共中 )
则至少有两个整数在同一类,
其和必为偶数,即为2的倍数.
【例2】坐标平面上任意五个整点(横、纵坐标均为整数)中,必有两点,其连线的中点也是整点.
证明 将坐标平面上全体整点分成四类
A:奇,奇; B:奇,偶; C:偶,奇; D:偶,偶
则任意五个整点中,必有两点在同一类.
若在A类,则两点连线的中点必可表示为如下形式 ,该点必为整点.
同理可证,两点同在 、 、 类时,结论成立,综上结论成立.