AMC 10 計數板塊公式、定理、方法匯總 07

數數,是我們(men) 最開始接觸數字就一直在做的練習(xi) 。關(guan) 於(yu) 數數的問題同樣也出現在 AMC 中。
計數問題在 AMC 的考試中主要分為(wei) 組合數學 (Combinatorics) 和概率 (Probability)。
簡單的排列組合的計算公式相信同學們(men) 都不陌生,然而競賽中的組合問題不僅(jin) 需要基本的公式,還需要合理的分類討論以及計數思想。
計數類問題還可以衍生出不同類別的概率問題,其中的核心部分也是計算代表分子、分母的情況個(ge) 數。
如何有效地 “數”, 如何 “數” 對,今天我們(men) 來介紹下在 AMC10 中計數部分,有哪些重要的計數思想和公式需要我們(men) 掌握。

1.互補計數(Complementary Counting)

2.容斥原理(Principle of Inclusion-Exclusion)

3.可分辨性與(yu) “隔板法” (Distinguishability)

4.鴿巢原理 (Pigeonhole Principle)

1、互補計數(Complementary Counting)

互補計數,顧名思義(yi) 就是計算所求集合中補集的元素個(ge) 數。典型的例子是找出 “至少有 n 個(ge) ” 的互補情況,也就是 “至多有 n-1”。
結合題目中出現的 "至多"、“至少” 這樣的關(guan) 鍵詞,利用互補的思想,可以使一些計數和概率計算變得更簡潔有效。
例如下麵這樣一道例題:
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2、容斥原理(Principle of Inclusion-Exclusion)

容斥原理是另一個(ge) 計數問題中常見的集合原理。通常使用容斥原理可以計算兩(liang) 個(ge) 或者多個(ge) 不同的類別重疊部分元素的個(ge) 數。它的集合表達式如下,一般來說隻需要掌握兩(liang) 集合,三集合對應的結論就可以了。
AMC 10 計數板塊公式、定理、方法匯總 07下麵這道例題,同學們(men) 可以試試使用給出的集合公式找出答案。
AMC10B 2017 Q13 (答案見最後)
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3、可分辨性 (Distinguishability)

這個(ge) 術語看著有些陌生,其實我們(men) 在學習(xi) 初級的排列組合時就已經涉及了可分辨性的這一特征。
排列 (permuation) 和組合 (combination) 的區別就在於(yu) 前者每個(ge) 元素是不同的,放入的分組順序也是可辨的 (distinguishable),後者雖然每個(ge) 元素不同,但是選出的分組是不可辨的(indistinguishable)。
可辨性最好的應用就是“隔板法”,關(guan) 於(yu) 隔板法的問題可以描述為(wei) 將 n 個(ge) 元素分為(wei) k 組 或者 k 個(ge) 非負變量之和等於(yu) 整數 n。
實際上解決(jue) 這樣的問題隻需要先保證每組至少分得 1 個(ge) ,再添加 k-1 個(ge) 隔板就可以了。所以對應的公式就是AMC 10 計數板塊公式、定理、方法匯總 07
首先我們(men) 來看一道,與(yu) “隔板法” 相關(guan) 的概率問題。
AMC10A 2018 Q11 (答案見最後)
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“隔板法” 還能用在一些代數問題上,不知道下麵這道題有沒有給你一些使用 “隔板法”的啟發。
AMC10A 2016 Q20 (答案見最後)
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4、鴿巢原理 (Pigeonhole Principle)

鴿巢原理也叫抽屜原理,簡單的解釋為(wei) n+1 個(ge) 元素分成 n 組,至少有一組包含兩(liang) 個(ge) 元素。
又或者為(wei) 什麽(me) 一個(ge) 學校裏,一定有兩(liang) 個(ge) 同學的生日是同一天呢?因為(wei) 生日隻有366種,而學校的人數一定大於(yu) 366, 所以一定有人的生日相同。
簡單易懂的原理,應用時也可以解決(jue) 大問題。
AMC10A 2006 Q20 (答案見最後)
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答案與(yu) 解析

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