1选择题
某自然保护区在一片滩涂上设置监测样点,工作人员把 23 只孵化不久的小海龟分别放入 5 个保温箱中(每只小海龟都必须放进某个保温箱)。下面关于保温箱中小海龟只数的说法,正确的是( )。
- A. 无论怎么放,总有一个保温箱里至少放了 5 只小海龟
- B. 无论怎么放,总有一个保温箱里至少放了 4 只小海龟
- C. 只有把小海龟平均分到各箱时,才会有保温箱里至少放 5 只小海龟
- D. 无论怎么放,总有一个保温箱里至少放了 3 只小海龟
答案:A
解析:小海龟相当于“物体”,保温箱相当于“抽屉”。物体数 23 除以抽屉数 5:23 ÷ 5 = 4……3,商是 4,余数是 3。有余数时,至少数 = 商 + 1 = 4 + 1 = 5(只),即总有一个保温箱里至少放了 5 只小海龟。易错点:一是有余数时忘记“商加一”,误选 B;二是把“至少数”与“平均数”混淆,误以为平均放时才成立,误选 C;三是把至少数算成余数 3,误选 D。结论:故选 A。
2选择题
某湿地公园开展「守护候鸟」志愿活动,共有 13 名同学报名参加。活动当天,他们每人认领一块观测记录牌,每块记录牌上标注了一个观测点编号,编号只有甲、乙、丙、丁四种。关于同学们认领记录牌的情况,下列说法一定正确的是( )。
- A. 一定有 4 名同学认领了同一编号的记录牌
- B. 一定有某个编号的记录牌,至少被 4 名同学认领
- C. 一定有某个编号的记录牌,至少被 3 名同学认领
- D. 每个编号的记录牌最多被 3 名同学认领
答案:B
解析:把 13 名同学看作 13 个物体,4 种编号看作 4 个鸽巢。
13 ÷ 4 = 3(名)……1(名),有余数,至少数 = 商 + 1 = 3 + 1 = 4(名)。
即一定存在某个编号的记录牌,至少被 4 名同学认领。
逐项辨析:
A 项「一定有 4 名同学认领了同一编号」表述看似接近,但易被误读为「恰好 4 名」或「某编号恰有 4 名」;鸽巢原理只能保证「至少 4 名」,不能保证「恰好 4 名」(例如 5、3、3、2 也符合条件)。相比之下 B 项「至少被 4 名同学认领」才是原理的准确表述,故 A 不选。
B 项与计算结果一致,正确。
C 项「至少被 3 名同学认领」虽然不假(至少 4 名必然也满足至少 3 名),但不是鸽巢原理给出的最强结论,属于「结论偏小、不精确」,不是本题要选出的准确说法。
D 项「每个编号最多被 3 名同学认领」是错误的,因为 4 × 3 = 12 < 13,13 名同学无法这样分配。
易错点:一是计算至少数时忘记「有余数要商加 1」,误选 C;二是混淆「至少」与「恰好」,误选 A。
故选 B。
3选择题
某自然保护区为开展鸟类环志监测,在一片林地里悬挂了 6 个完全相同的鸟巢观测箱,工作人员把 17 只同种小鸟随机放入这些观测箱中(允许一个箱里放多只,也允许有的箱空着)。下列说法中,一定正确的是( )。
- A. 至少有一个观测箱里放了 3 只或更多的小鸟
- B. 至少有一个观测箱里放了 4 只或更多的小鸟
- C. 每个观测箱里都至少放了 2 只小鸟
- D. 一定有 2 个观测箱里的小鸟只数相同
答案:A
解析:本题考查鸽巢问题(抽屉原理)中“至少数”的计算。把 17 只小鸟看作物体,6 个观测箱看作抽屉,用 17 ÷ 6 = 2……5,商是 2、余数是 5。因为有余数,所以至少数 = 商 + 1 = 2 + 1 = 3,即不管怎么放,总有一个观测箱里至少放了 3 只小鸟。选项 B 说“至少 4 只”是把商加错,17 只最多只能保证“至少 3 只”,4 只没有依据,故 B 错。选项 C 说“每个箱都至少 2 只”属于把“至少一个”扩大成“每一个”,抽屉原理只保证存在性,不保证每个抽屉都满足,例如 17 只全部放进一个箱子、其余 5 个空着,C 就不成立,故 C 错。选项 D 与鸽巢原理无关,例如 6 个箱子分别放 1、2、3、4、5、2 只或 0、0、0、0、0、17 只,小鸟只数不一定出现重复,故 D 错。易错点:① 有余数时忘记“商 + 1”;② 把“至少一个抽屉”误当成“每个抽屉”。故选 A。
4填空题
为观测湿地越冬水鸟,某自然保护区把 31 只同种水鸟随机放进 4 个观测棚中(允许有的棚空着,也允许一个棚里放多只)。
(1)根据鸽巢问题(抽屉原理),不管怎样放,总有一个观测棚里至少放了 ______ 只水鸟。
(2)如果保护区又增加了 1 个观测棚,共 5 个观测棚,仍然放入这 31 只水鸟,那么总有一个观测棚里至少放了 ______ 只水鸟。
(3)比较(1)(2)的结果可知:在水鸟总数不变的情况下,观测棚越多,保证的“至少数”就越 ______(填“大”或“小”)。
答案:(1)8;(2)7;(3)小。
解答过程:
(1)31 ÷ 4 = 7……3,商 7、余数 3,有余数,至少数 = 7 + 1 = 8,所以总有一个观测棚里至少放了 8 只水鸟。
(2)31 ÷ 5 = 6……1,商 6、余数 1,有余数,至少数 = 6 + 1 = 7,所以总有一个观测棚里至少放了 7 只水鸟。
(3)由 8 > 7 可知,物体总数不变时,抽屉数越多,平均每个抽屉分得越少,保证的“至少数”就越小。
解析:本题考查鸽巢问题“至少数 = 商 + 1(有余数时)”以及对原理的说理辨析。(1)易错一:把 31 ÷ 4 = 7……3 的商 7 直接当作答案,忘记余数不为 0 时要加 1;易错二:误写成“至少 3 只”,那是把余数当成了至少数。(2)易错:换成 5 个观测棚后仍沿用上一问的 8,没有重新计算,正确应为 31 ÷ 5 = 6……1,至少数 6 + 1 = 7。(3)本问考查概念对比:抽屉数越多,至少数越小,这是抽屉原理中容易被直觉带偏的一点(有人误以为抽屉越多“至少”的数越大)。注意“至少数”永远是“至少有一个抽屉达到”,而不是“每个抽屉都达到”。
5解答题
为保护湿地,某自然保护区把 46 颗东方白鹳的鸟蛋分别放进 6 个孵化箱中孵化(每颗鸟蛋都必须放进某个孵化箱)。
(1)请用鸽巢问题的思路说明:无论怎样放,总有一个孵化箱里至少放了几颗鸟蛋?
(2)小林同学说:“46 ÷ 6 = 7……4,所以至少数是 7 颗。”他的说法对吗?请说明理由。
(3)若想保证“总有一个孵化箱里至少放了 10 颗鸟蛋”,这些鸟蛋总数至少要有多少颗?
答案:(1)物体数为 46(鸟蛋),抽屉数为 6(孵化箱)。46 ÷ 6 = 7……4,商为 7,余数为 4。因为有余数,所以至少数 = 商 + 1 = 7 + 1 = 8(颗)。答:无论怎样放,总有一个孵化箱里至少放了 8 颗鸟蛋。
(2)小林的说法不对。理由:46 ÷ 6 商 7 余 4,余数不为 0,说明 46 颗鸟蛋不能正好平均分成每箱 7 颗,多出的 4 颗还要分到孵化箱中,必然使某个孵化箱达到 8 颗。有余数时“至少数”应是商加一,即 7 + 1 = 8 颗,而不是商 7。
(3)要使“总有一个孵化箱里至少放了 10 颗”,即至少数为 10。由至少数 = 商 + 1(有余数时)知,商最大只能是 9。当鸟蛋总数为 6 × 9 = 54 颗时,54 ÷ 6 = 9,正好每箱 9 颗,至少数为 9,不满足;当鸟蛋总数为 54 + 1 = 55 颗时,55 ÷ 6 = 9……1,至少数为 9 + 1 = 10,满足。答:这些鸟蛋总数至少要有 55 颗。
解析:本题考查鸽巢问题(抽屉原理)中“至少数”的计算方法:用物体数除以抽屉数,若整除,至少数就是商;若有余数,至少数是商加一。第(1)问易错:把 46 ÷ 6 的商 7 当作答案,忘记“商加一”,正确应为 8。第(2)问是概念辨析:余数不为 0 时不能用商作为至少数,因为多出的物体还要再放进抽屉中,必然使某个抽屉增加 1 个。第(3)问是逆向思考:已知至少数为 10,反求最少物体数。关键在于理解“至少”的临界情况:当物体数恰好是抽屉数 ×(至少数 −1)= 6 × 9 = 54 时,至少数只有 9;再多 1 个物体,至少数才升到 10。易错点:直接用 6 × 10 = 60 作为答案,或误以为 54 颗即可满足,忽略了 54 颗时至少数仅为 9。
6解答题
某自然保护区为观测迁徙水鸟,工作人员在一片湿地中设置了 5 个观测投食点(编号甲、乙、丙、丁、戊)。某天清晨,共有 17 只白鹭陆续飞到这 5 个投食点觅食(每只白鹭只选择其中一个投食点)。
(1)不管这些白鹭怎么分配,是否一定存在某个投食点,至少有 4 只白鹭?请说明理由。
(2)保护区计划增设投食点,希望做到「不管白鹭怎么分配,每个投食点最多只有 3 只白鹭」。在白鹭总数仍为 17 只的前提下,至少要设几个投食点?
(3)若把投食点减少到 4 个,其他条件不变,那么一定存在某个投食点,至少有多少只白鹭?
答案:(1)把 5 个投食点看作 5 个「鸽巢」,17 只白鹭看作 17 个「物体」。
17 ÷ 5 = 3(只)……2(只),
因为有余数,所以至少数 = 商 + 1 = 3 + 1 = 4(只)。
答:一定存在某个投食点,至少有 4 只白鹭。
(2)要求「每个投食点最多 3 只」,即要使任意一个投食点的白鹭数都 ≤ 3。
设投食点数为 n,则需满足 3n ≥ 17,
3 × 5 = 15 < 17,3 × 6 = 18 ≥ 17,
所以 n 最小取 6。
答:至少要设 6 个投食点。
(3)投食点为 4 个时,17 ÷ 4 = 4(只)……1(只),
至少数 = 4 + 1 = 5(只)。
答:一定存在某个投食点,至少有 5 只白鹭。
解析:本题考查鸽巢问题(抽屉原理)中「至少数」的计算及逆向思考。
(1)关键步骤是 17 ÷ 5 = 3……2,有余数时至少数为商加 1,即 4 只。易错点一:误把商 3 当作答案,忘记「有余数要加 1」;易错点二:把余数 2 当作至少数。
(2)这是抽屉原理的逆用:要让每个抽屉最多放 3 个物体,抽屉数必须满足 3n ≥ 物体数。易错点是用 17 ÷ 3 = 5……2 直接答「5 个」,忽略了 5 个抽屉最多只能容纳 15 只,还差 2 只,故应取 5 + 1 = 6 个(也可理解为商加 1)。
(3)17 ÷ 4 = 4……1,至少数为 5 只。与(1)对比可知:抽屉越少,至少数越大,这正是鸽巢问题中「抽屉数与至少数成反向变化」的规律,可用于检验答案是否合理。
情境中的「投食点」即鸽巢、「白鹭」即物体,抽象建模是解题第一步。
7解答题
某自然保护区为了监测湿地水质,工作人员在一片水域随机采集了 13 份水样,准备送到 5 个不同的检测室做化验。
小林说:“13 ÷ 5 = 2……3,因为有余数,所以至少有一个检测室要化验 2 份水样。”
小方说:“不对,有余数就说明分不完,商要加一,所以至少有一个检测室要化验 3 份水样。”
(1)请判断小林和小方谁说得对,并说明理由。
(2)如果把水样换成 12 份,检测室仍是 5 个,那么至少有一个检测室要化验多少份水样?请写出计算过程。
答案:(1)小方说得对。
理由:把 13 份水样看作物体,5 个检测室看作抽屉。13 ÷ 5 = 2(份)……3(份),商是 2,余数是 3,余数不为 0,说明 5 个检测室各化验 2 份后还剩 3 份,这 3 份无论放进哪个检测室,都会使某个检测室的份数增加。因此至少数 = 商 + 1 = 2 + 1 = 3(份),即至少有一个检测室要化验 3 份水样。小林错在把“商”当成了至少数,没有在有余数时给商加一。
(2)12 ÷ 5 = 2(份)……2(份),余数不为 0,至少数 = 2 + 1 = 3(份)。
答:至少有一个检测室要化验 3 份水样。
解析:本题考查鸽巢问题(抽屉原理)中“至少数”的计算方法:物体数 ÷ 抽屉数 = 商……余数,有余数时至少数为商+1,无余数时至少数就是商。
易错点一:把商直接当作至少数,忽略余数需要给商加一(小林的错误);易错点二:误以为有余数就要把商加二或加余数;易错点三:第(2)问数据改为 12 后,仍有学生机械地答 3 之外的数,其实 12 ÷ 5 商 2 余 2,余数不为 0,答案仍是 2+1=3。
注意:若物体数正好是抽屉数的整数倍(如 10 份水样分给 5 个检测室),至少数恰好等于商 2,此时不加一,这是与本题的关键区别。
8解答题
为了宣传低碳生活,学校环保社团开展“旧电池回收”活动。六(1)班有 32 名同学,每人把自己一周内收集的旧电池放进班级回收箱。已知全班一共回收旧电池 128 节。
(1)小明说:“32 名同学就是 32 个抽屉,128 节电池就是 128 只鸽子,128 ÷ 32 = 4,正好分完,所以至少有一名同学收集了 4 节电池。”请判断小明的说法是否正确,并说明理由。
(2)环保小组把回收来的旧电池按每 7 节装一盒,装了若干盒后还剩 3 节。请判断:这些装好的盒子里,是否一定有一盒装了 7 节电池?为什么?
答案:(1)小明的说法不正确。
理由:鸽巢问题中“至少数”表示的是“保证一定有”的最小数量。128 ÷ 32 = 4,正好分完,说明“每人 4 节”是一种刚好平均分的情况,此时可以说“至少有一名同学收集了 4 节”是成立的(因为每人最多 3 节时总数最多只有 96 节,不够 128 节)。但小明说“正好分完,所以至少有一名同学收集了 4 节”这一结论虽然数值正确,他的理由表述有漏洞:平均分时至少数就是商 4,不需加一;更关键的是,题目只说“一共 128 节”,并没有说每人收集的数量一样,因此正确的推理是:假设每人最多收集 3 节,32 × 3 = 96 节 < 128 节,与总数矛盾,所以必定至少有一名同学收集了 4 节或 4 节以上,即至少有一名同学收集了 4 节。结论正确,但不能用“正好分完”作为唯一理由,应使用反证(假设法)说明。
(2)不一定。理由:每 7 节装一盒,装了若干盒后剩 3 节,只能说明这些盒子中每盒都装满了 7 节,剩下的 3 节不足一盒。题目问“是否一定有一盒装了 7 节”,由于装盒规则就是“每 7 节装一盒”,所以每一只装好的盒子都是 7 节,答案是“一定有”。但若把问题理解为“是否有一盒装了超过 7 节”,则不可能,因为一盒最多装 7 节。正确回答:一定有一盒装了 7 节,因为装盒规则是每 7 节装一盒,凡装好的盒子都装满 7 节;剩余 3 节不足一盒,不能单独成盒。
解析:本题考查鸽巢问题中“至少数”与平均分、装盒规则等概念的辨析,属于概念辨析型说理题。
易错点一:把“平均分”与“至少”混为一谈。物体数正好是抽屉数的整数倍时,至少数等于商,不加一,但不能简单用“正好分完”来解释,而要用假设法(反证):假设每人最多 3 节,则总数最多 96 节,与 128 节矛盾。
易错点二:第(2)问中,学生容易把“剩 3 节”误认为“有一盒只装了 3 节”。实际上,剩的 3 节是未成盒的余数,不构成一盒;凡装好的盒子都按 7 节装满。
易错点三:单位与对象不清,本题涉及“人—电池”“盒—电池”两组抽屉与物体的对应关系,判断时要先分清谁是抽屉、谁是物体。