2013國家公務(wù)員考試行測指導(dǎo):容斥原理

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    在計數(shù)時,要保證無一重復(fù),無一遺漏。為了使重疊部分不被重復(fù)計算,在不考慮重疊的情況下,把包含于某內(nèi)容中的所有對象的數(shù)目先計算出來,然后再把計數(shù)時重復(fù)計算的數(shù)目排斥出去,使得計算的結(jié)果既無遺漏又無重復(fù),這種計數(shù)的方法稱為容斥原理。
    1.容斥原理1——兩個集合的容斥原理
    如果被計數(shù)的事物有A、B兩類,那么,先把A、B兩個集合的元素個數(shù)相加,發(fā)現(xiàn)既是A類又是B類的部分重復(fù)計算了一次,所以要減去。如圖所示。
    公式:A∪B=A+B-A∩B
    總數(shù)=兩個圓內(nèi)的-重合部分的
    【示例一】一次期末考試,某班有15人數(shù)學(xué)得滿分,有12人語文得滿分,并且有4人語、數(shù)都是滿分,那么這個班至少有一門得滿分的同學(xué)有多少人?
    數(shù)學(xué)得滿分人數(shù)→A,語文得滿分人數(shù)→B,數(shù)學(xué)、語文都是滿分人數(shù)→A∩B,至少有一門得滿分人數(shù)→A∪B。A∪B=15+12-4=23,共有23人至少有一門得滿分。
    2.容斥原理2——三個集合的容斥原理
    如果被計數(shù)的事物有A、B、C三類,那么,將A、B、C三個集合的元素個數(shù)相加后發(fā)現(xiàn)兩兩重疊的部分重復(fù)計算了1次,三個集合公共部分被重復(fù)計算了2次。
    如圖所示,灰色部分A∩B-A∩B∩C、B∩C-A∩B∩C、C∩A-A∩B∩C都被重復(fù)計算了1次,黑色部分A∩B∩C被重復(fù)計算了2次,因此總數(shù)A∪B∪C=A+B+C-(A∩B-A∩B∩C)-(B∩C-A∩B∩C)-(C∩A-A∩B∩C)-2A∩B∩C=A+B+C-A∩B-B∩C-C∩A+A∩B∩C。即得到:
    公式:A∪B∪C=A+B+C-A∩B-B∩C-C∩A+A∩B∩C
    
    總數(shù)=三個圓內(nèi)的-重合兩次的+重合三次的
    【示例二】某班有學(xué)生45人,每人都參加體育訓(xùn)練隊,其中參加足球隊的有25人,參加排球隊的有22人,參加游泳隊的有24人,足球、排球都參加的有12人,足球、游泳都參加的有9人,排球、游泳都參加的有8人,問:三項都參加的有多少人?
    參加足球隊→A,參加排球隊→B,參加游泳隊→C,足球、排球都參加的→A∩B,足球、游泳都參加的→C∩A,排球、游泳都參加的→B∩C,三項都參加的→A∩B∩C。三項都參加的有A∩B∩C=A∪B∪C-A-B-C+A∩B+B∩C+C∩A=45-25-22-24+12+9+8=3人。
    3.用文氏圖解題
    文氏圖又稱韋恩圖,能夠?qū)⑦壿嬯P(guān)系可視化的示意圖。從文氏圖可清晰地看出集合間的邏輯關(guān)系、重復(fù)計算的次數(shù),最適合描述3個集合的情況。
    【例題】某市對52種建筑防水卷材產(chǎn)品進行質(zhì)量抽檢,其中有8種產(chǎn)品的低溫柔度不合格,10種產(chǎn)品的可溶物含量不達標(biāo),9種產(chǎn)品的接縫剪切性能不合格,同時兩項不合格的有7種,有1種產(chǎn)品這三項都不合格。則三項全部合格的建筑防水卷材產(chǎn)品有多少種?
    A.34               B.35          
    C.36               D.37
    解析:畫出文氏圖。低溫柔度、可溶物含量、接縫剪切性能不合格的一共有8+10+9=27種。在上述計算中,兩項不合格的產(chǎn)品(圖中灰色的部分)被重復(fù)計算了1次,三項不合格的產(chǎn)品(黑色的部分)被重復(fù)計算了2次。應(yīng)用容斥原理,不合格的產(chǎn)品共有27-1×7-2×1=18種,合格的有52-18=34種。
    
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