公务员考试——容斥原理问题
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知识框架
数学运算问题一共分为十四个模块,其中一块是容斥原理问题。
在公务员考试中,根据集合的个数,容斥原理问题一般只有两集合容斥关系和三集合容斥关系两种类型,两集合容斥关系一般只要采用公式法就可轻松解决,三集合容斥关系又可分为标准型、图示标数型、整体重复型三类,对应解题方法分别是公式法、文氏图法、方程法。无论集合中的元素怎么变化,同学只要牢牢把握这两类型,就能轻松搞定容斥原理问题。
核心点拨
1、题型简介
容斥原理是在不考虑重叠的情况下,先将所有对象的数目相加,然后再减去重复的部分,从而使得计算的结果既无遗漏又无重复。掌握容斥原理问题,可以帮助同学们解决多集合元素个数的问题。
2、核心知识
(1)两个集合容斥关系
(2)三个集合容斥关系
A、标准型公式
B、图示标数型(文氏图法)
画图法核心步骤:
1画圈图;
2数字(先填最外一层,再填最内一层,然后填中间层);
③做计算。
C、整体重复型
A、B、C分别代表三个集合(比如“分别满足三个条件的元素数量”);
W代表元素总量(比如“至少满足三个条件之一的元素的总量”);
x代表元素数量1(比如“满足一个条件的元素数量”);
y代表元素数量2(比如“满足两个条件的元素数量”);
z代表元素数量3(比如“满足三个条件的元素数量”)。
3、核心知识使用详解
(1)容斥原理问题要清楚容斥原理公式中各项的实际含义,与题中的数据准确对应。
(2)容斥原理问题的关键在于把文字转化为文氏图,在图中应准备反应题中集合之间的关系。
(3)容斥问题的难度在于题中集合可能较多,某些集合之间的关系可能不确定,这需要仔细的分析,抓住不确定的。
夯实基础
1. 两个集合容斥关系
例1:(2007年中央第50题)
小明和小强参加同一次考试,如果小明答对的题目占题目总数的,小强答对了27道题,他们两人都答对的题目占题目总数的,那么两人都没有答对的题目共有()。
A. 3道
B. 4道
C. 5道
D. 6道
【答案】
D
【解析】
[题钥]
由于不知道这次考试题目的总数,所以可先设题目总数即元素总量为。
“小明答对的题目占题目总数的”,相当于集合A为。
“小强答对了27道题”,相当于集合B为27。
“他们两人都答对的题目占题目总数的”,相当于集合。
“两人都没有答对的题目”,相当于求集合。
[解析]
根据题意,
确定元素总量W:;
确定集合A:;
确定集合B:27;
确定集合:;
代入两集合公式:
==
因为和均为题数,须均为正整数,所以必须为12的倍数,而且由选项知:3≤≤6
当W=12时,=-16,不合题意;
当W=24时,=-5,不合题意;
当W=36时,=6,符合题意。
所以,两人都没答对的题目为6道。
因此,选B。
2. 三个集合容斥关系
例2:(浙江行测真题)
某专业有学生50人,现开设甲、乙、丙三门选修课。有40人选修甲课程,36选修乙课程,30人选修丙课程,兼选甲、乙两门课的有28人,兼选甲、丙两门课的有26人,兼选乙、丙门课程的有24人,甲、乙、丙三门课程均选的有20人,问三课均未选的有多少人?( )
A. 1人
B. 2人
C. 3人
D. 4人
【答案】
B
【解析】
[题钥]
“某专业有学生50人”,相当于元素总量W为50。
“有40人选修甲课程”,相当于集合A为40。
“36选修乙课程”,相当于集合B为36。
“30人选修丙课程”,相当于集合C为30。
“兼选甲、乙两门课的有28人”,相当于集合=28。
“兼选甲、丙两门课的有26人”,相当于集合=26。
“兼选乙、丙门课程的有24人”,相当于集合=24。
“甲、乙、丙三门课程均选的有20人”,相当于集合=20。
“问三课均未选的有多少人?”相当于求集合。
[解析]
根据题意,
确定元素总量W:50
确定集合A:40
确定集合B:36
确定集合C:30
确定集合:28
确定集合:26
确定集合:24
确定集合:20
代入三集合标准型公式:
=50-(40+36+30-28-24-26+20)
=2
因此,选B。
例3:(国家行测真题)
某高校对一些学生进行问卷调查。在接受调查的学生中,准备参加注册会计师考试的有63人,准备参加英语六级考试的有89人,准备参加计算机考试的有47人,三种考试都准备参加的有24人,准备选择两种考试参加的有46人,不参加其中任何一种考试的有15人。问接受调查的学生共有多少人?( )
A. 120
B. 144
C. 177
D. 192
【答案】
A
【解析】
[题钥]
观察题目,属于三个集合容斥关系中的标数型问题,可采用文氏图法求解。
[解析]
本题属于标数型问题,可采用文氏图法求解,如下图所示。
图中,黑色部分是准备参加两种考试的学生,灰色部分是准备参加三种考试的学生。计算总人数时,黑色部分重复计算了一次,灰色部分重复计算了两次,所以接受调查的学生共有:
63+89+47-24×2-46+15=120人。
因此,选A。
例4:(浙江2004-20)
某班有35个学生,每个学生至少参加英语小组、语文小组、数学小组中的一个课外活动小组。现已知参加英语小组的有17人,参加语文小组的有30人,参加数学小组的有13人。如果有5个学生三个小组全参加了,问有多少个学生只参加了一个小组?( )
A. 15人
B. 16人
C. 17人
D. 18人
【答案】
A
【解析】
[题钥]
“某班有35个学生,每个学生至少参加英语小组、语文小组、数学小组中的一个课外活动小组”,相当于元素总量W为35。
“参加英语小组的有17人”,相当于集合A为17。
“参加语文小组的有30人”,相当于集合B为30。
“参加数学小组的有13人”,相当于集合C为13。