经典数学组合题(抽屉原理)

发布时间 2023-05-02 10:44:49作者: 阳光快乐9698

题目:

  任意mn+1个不同的数排成一列,求证:要么存在m+1项递增数列,要么存在n+1项递减数列

一、分析

  为什么要任意mn+1个数呢?是不是说明mn个数存在不满足的情况?我们可以先尝试寻找mn个数的情况

  我们发现: n,n-1,...,1,   2n,2n-1,...,n-1,   ......,   mn,mn-1,...,(m-1)n+1

  以上的这个数列有mn个数,且不存在m+1项递增数列,也不存在n+1项递减数列

  那这样的话,想证明mn+1满足,我们就用反证法好了

二、证明

  假设没有m+1项递增数列,则我们只要证明存在n+1项递减数列即可

  考查以每一项为起点的单增子列的长度

  例如:

    数列:1,7,2,5,10,6,9

    长度:5,2,4,3,1,2,1

  一共有mn+1个起点,而每个长度必须在1~m中,根据抽屉原理,必有n+1个起点对应的长度相等

  而这n+1的起点必然递减,证明如下:

    设第i个数的值为ai,以i为起点的单增子列的最大长度为bi

    如果存在i,j,使得i<j,若ai<aj,那么以i为起点的单增子列长度应该是以j为起点的单增子列的长度,即bi=bj+1

    此时bi≠bj,与要求矛盾

    因此这n+1个起点必然递减

  这样我们就找到了长度为n+1的递减子列

  命题得证