773几何中的重叠问题
教学目标
1了解容斥原理二量重叠和三量重叠的内容;2掌握容斥原理的在组合计数等各个方面的应用.
知识要点
一、两量重叠问题
在一些计数问题中,经常遇到有关集合元素个数的计算.求两个集合并集的元素的个数,不能简单地把两个集合的元素个数相加,而要从两个集合个数之和中减去重复计算的元素个数,即减去交集的元素个数,
用式子可表示成:ABABAB其中符号“”读作“并”,相当于中文“和”或者“或”的意思;符号“”
读作“交”,相当于中文“且”的意思.则称这一公式为包含与排除原理,简称容斥原理.图示如下A表示小圆
部分,B表示大圆部分,C表示大圆与小圆的公共部分,记为:AB,即阴影面积.图示如下A表示小圆部分,B表示大圆部分,C表示大圆与小圆的公共部分,记为:AB,即阴影面积.
1.先包含AB重叠部分AB计算了2次,多加了1次;
2.再排除ABAB把多加了1次的重叠部分AB减去.
包含与排除原理告诉我们,要计算两个集合A、B的并集AB的元素的个数,可分以下两步进行:第一步:分别计算集合A、B的元素个数,然后加起来,即先求AB意思是把A、B的一切元素都“包含”进
来,加在一起;第二步:从上面的和中减去交集的元素个数,即减去CAB意思是“排除”了重复计算的元素个数.
二、三量重叠问题
A类、B类与C类元素个数的总和A类元素的个数B类元素个数C类元素个数既是A类又是B类的元素个数既是B类又是C类的元素个数既是A类又是C类的元素个数同时是A类、B类、C类的元素个数.用符号表示为:ABCABCABBCACABC.图示如下:
图中小圆表示A的元素的个数,中圆表示B的元素的个数,大圆表示C的元素的个数.
1.先包含:ABC重叠部分AB、BC、CA重叠了2次,多加了1次.
2.再排除:ABCABBCAC重叠部分ABC重叠了3次,但是在进行ABCABBCAC计算时都被减掉了.
3.再包含:ABCABBCACABC.
在解答有关包含排除问题时,我们常常利用圆圈图韦恩图来帮助分析思考.
f例题精讲
【例1】把长38厘米和53厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接部分长4厘米,焊接后这根铁条有多长?
【考点】几何中的重叠问题【难度】1星【题型】解答【解析】因为焊接部分为两根铁条的重合部分,所以,由包含排除法知,焊接后这根铁条长3853487厘
米.【答案】87厘米
【巩固】把长23厘米和37厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接r