第1讲最值问题。
内容概述。均值不等式,即和为定值的两数的乘积随着两数之差的增大而减小.各种求最大值或最小值的问题,解题时宜首先考虑起主要作用的量,如较高数位上的数值,有时局部调整和枚举各种可能情形也是必要的.
典型问题。1.有4袋糖块,其中任意3袋的总和都超过60块.那么这4袋糖块的总和最少有多少块?
分析与解】方法一:设这4袋为a、b、c、d,为使4袋糖块的总和最少,则每袋糖应尽量平均,有a、b、c袋糖有块糖.
则当a、b、d三袋糖在一起时,为了满足条件,d袋糖不少于21块,验证a、b、c、d这4袋糖依次有20,20,2l,2l时满足条件,且总和最少.
这4袋糖的总和为20+20+21+21=82块.
方法二:设这4袋糖依次有a、b、c、d块糖,有,①+得:3(a+b+c+d)≥244,所以a+b+c+d≥81,因为a+b+c+d均是整数,所以a+b+c+d的和最小是82.
评注:不能把不等式列为,如果这样将①+②得到3(a+b+c+d)>240,a+b+c+d>80,因为a、b、c、d均是整数,所以a+b+c+d的和最小是81.至于为什么会出现这种情况.如何避免,希望大家自己解决。
2.用1,3,5,7,9这5个数字组成一个三位数abc和一个两位数de,再用o,2,4,6,8这5个数字组成一个三位数fgh和一个两位数ij.求算式abc×de-fgh×ij的计算结果的最大值.
分析与解】为了使abc×de-fgh×ij尽可能的大,abc×de尽可能的大,fgh×ij尽可能的小.
则abc×de最大时,两位数和三位数的最高位都最大,所以为,然后为,最后三位数的个位为1,并且还需这两个数尽可能的接近,所以这两个数为751,93.
则fgh×ij最小时,最高位应尽可能的小,并且两个数的差要尽可能的大,应为468×20.
所以abc×de-fgh×ij的最大值为751×93-468×20=60483.
评注:类似的还可以算出fgh×ij-abc×de的最大值为640×82-379×15=46795.
3.将6,7,8,9,10按任意次序写在一圆周上,每相邻两数相乘,并将所得5个乘积相加,那么所得和数的最小值是多少?
分析与解】我们从对结果影响最大的数上人手,然后考虑次大的,所以我。
们首先考虑10,为了让和数最小,10两边的数必须为6和7.
然后考虑9,9显然只能放到图中的位置,最后是8,8的位置有两个位置可放,而且也不能立即得到哪个位置的乘积和最小,所以我们两种情况都计算.
所以,最小值为312.
4.一个两位数被它的各位数字之和去除,问余数最大是多少?
分析与解】设这个两位数为=loa+b,它们的数字和为a+b,因为loa+b=(a+b)+9a,所以loa+b≡9a(mod a+b),设最大的余数为k,有9a≡k(mod a+b).
特殊的当a+b为18时,有9a=k+18m,因为9a、18m均是9的倍数,那么k也应是9的倍数且小于除数18,即0,9,也就是说余数最大为9;
所以当除数a+b不为18,即最大为17时,余数最大为16,除数a+b只能是17,此时有9a=15+17m,有(t为可取0的自然数),而a是一位数,显然不满足;
余数其次为15,除数a+b只能是17或16,除数a+b=17时,有9a=15+17m,有,(t为可取0的自然数),a是一位数,显然也不满足;
除数a+b=16时,有9a=15+16m,有(t为可取0的自然数),因为a是一位数,所以a只能取7,对应b为16-7=9,满足;
所以最大的余数为15,此时有两位数79÷(7+9)=4……15.
5.用1,2,3,4,5,6,7,8,9这9个数字各一次,组成一个被减数、减数、差都是三位数的正确的减法算式,那么这个算式的差最大是多少?
分析与解】考虑到对差的影响大小,我们先考虑百位数,为了让差最大,被减数的百位为9,减数的百位为1,如果差的百位为8,那算式就是如下形式:剩下的6个数字为,因为百位数字为8,所以我们可以肯定被减数的十位数字比减数要大,而且至少大2,因为1已经出现在算式中了,算式的可能的形式如下:
得数的十位只可能是减数和被减数的十位数字之差,或者小1,可能的算式形式如下:
但这时剩下的数都无法使算式成立.再考虑差的百位数字为7的情况,这时我们可以肯定减数的十位数比被减数要大,为了使差更大,我们希望差值的十位为8,因此,算式可能的形式为:
再考虑剩下的三个数字,可以找到如下几个算式:
所以差最大为784.
6. 4个不同的真分数的分子都是1,它们的分母有2个是奇数、2个是偶数,而且2个分母是奇数的分数之和与2个分母是偶数的分数之和相等.这样的奇数和偶数很多,小明希望这样的2个偶数之和尽量地小,那么这个和的最小可能值是多少?
分析与解】设这四个分数为上、、、其中m、n、a、b均为非零自然数)
有+=+则有-=-我们从m=1,b=1开始试验:
我们发现,和分解后具有相同的一项,而且另外两项的分母是满足一奇一偶,满足题中条件:
=+,所以最小的两个偶数和为6+10=16.
7.有13个不同的自然数,它们的和是100.问其中偶数最多有多少个?最少有多少个?
分析与解】13个整数的和为100,即偶数,那么奇数个数一定为偶数个,则奇数最少为2个,最多为12个;对应的偶数最多有11个,最少有1个.
但是我们必须验证看是否有实例符合.
当有11个不同的偶数,2个不同的奇数时,11个不同的偶数和最小为2+4+6+8+10+12+14+16+18+20+22=132,而2个不同的奇数和最小为1+3=4.它们的和最小为132+4=136,显然不满足:
当有9个不同的偶数,4个不同的奇数时,9个不同的偶数和最小为2+4+6+8+10+12+14+16+18=90,而4个不同的奇数和最小为1+3+5+7=16,还是大于100,仍然不满足;
当有7个不同的偶数,6个不同的奇数时,7个不同的偶数和最小为2+4+6+8+10+12+14=56,6个不同的奇数和为1+3+5+7+9+11:36,满足,如2,4,6,8,10,12,22,1,3,5,7,9,11的和即为100.
类似的可知,最少有5个不同的偶数,8个不同的奇数,有2,4,8,10,16,1.3.5,7,9,11,13,15满足.
所以,满足题意的13个数中,偶数最多有7个,最少有5个.
第2讲构造与论证1
内容概述。各种**给定要求能否实现,设计最佳安排和选择方案的组合问题.这里的最佳通常指某个量达到最大或最小.解题时,既要构造出取得最值的具体实例,又要对此方案的最优性进行论证.论证中的常用手段包括抽屉原则、整除性分析和不等式估计.
典型问题。1.有3堆小石子,每次允许进行如下操作:
从每堆中取走同样数目的小石子,或是将其中的某一石子数是偶数的堆中的一半石子移入另外的一堆.开始时,第一堆有1989块石子,第二堆有989块石子,第三堆有89块石子.问能否做到:
1)某2堆石子全部取光?
2)3堆中的所有石子都被取走?
分析与解】(1)可以,如(1989,989,89)(1900,900,0)(950,900,950)
50,0,50)(25,25,50)(o,0,25).
2)因为操作就两种,每堆取走同样数目的小石子,将有偶数堆石子堆中一半移至另一堆,所以每次操作石子总数要么减少3的倍数,要么不变.
现在共有1989+989+89=3067,不是3的倍数,所以不能将3堆中所有石子都取走.
2.在某市举行的一次乒乓球邀请赛上,有3名专业选手与3名业余选手参加。比赛采用单循环方式进行,就是说每两名选手都要比赛一场.为公平起见,用以下方法记分:
开赛前每位选手各有10分作为底分,每赛一场,胜者加分,负者扣分,每胜专业选手一场加2分,每胜业余选手一场加1分;专业选手每负一场扣2分,业余选手每负一场扣1分.问:一位业余选手最少要胜几场,才能确保他的得分比某位专业选手高?
分析与解】当一位业余选手胜2场时,如果只胜了另两位业余选手,那么他得10+2-3=9(分).此时,如果专业选手间的比赛均为一胜一负,而专业选手与业余选手比赛全胜,那么每位专业选手的得分都是10+2-2+3=13(分).所以,一位业余选手胜2场,不能确保他的得分比某位专业选手高.
当一位业余选手胜3场时,得分最少时是胜两位业余选手,胜一位专业选手,得10+2+2-2=12(分).此时,三位专业选手最多共得30+0+4=34(分),其中专业选手之间的三场比赛共得0分,专业选手与业余选手的比赛最多共得4分。由三个人得34分,34÷3=11,推知,必有人得分不超过11分。
也就是说,一位业余选手胜3场,能确保他的得分比某位专业选手高。
6.如图35-1,将1,2,3,4,5,6,7,8,9,10这10个数分别填入图中的10个圆圈内,使任意连续相邻的5个圆圈内的各数之和均不大于某个整数m.求m的最小值并完成你的填图。
分析与解】要使m最小,就要尽量平均的填写,因为如果有的连续5个圆圈内的数特别小,有的特别大,那么m就只能大于等于特别大的数,不能达到尽量小的目的.
因为每个圆圈内的数都用了5次,所以10次的和为5×(1+2+3+…+10)=275.
每次和都小于等于朋,所以iom大于等于275,整数m大于28.
下面来验证m=28时是否成立,注意到圆圈内全部数的总和是55,所以肯定是一边五个的和是28,一边是27.因为数字都不一样,所以和28肯定是相间排列,和27也是相问排列,也就是说数组每隔4个差值为l,这样从1填起,容易排出适当的填图。
7.1998名运动员的号码依次为1至1998的自然数.现在要从中选出若干名运动员参加仪仗队,使得剩下的运动员中没有一个人的号码等于另外两人的号码的乘积.那么,选为仪仗队的运动员最少有多少人?
分析与解】我们很自然的想到把用得比较多的乘数去掉,因为它们参与的乘式比较多,把它们去掉有助于使剩下的构不成乘式,比较小的数肯定是用得最多的,因为它们的倍数最多,所以考虑先把它们去掉,但关键是除到何处?
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