小郭有44个1元的硬币,他身上有10个口袋,如果他把这44个硬币装在这10个口袋中,下面哪个情况是正确的?- 可以做到每只口袋里装的硬币数都不一样- 至少有2只口袋里装的硬币数量是一样的- 只有2只口袋里装的硬币数量是一样的- 至少有3只口袋里装的硬币数量是一样的
小郭有44个1元的硬币,他身上有10个口袋,如果他把这44个硬币装在这10个口袋中,下面哪个情况是正确的? - 可以做到每只口袋里装的硬币数都不一样 - 至少有2只口袋里装的硬币数量是一样的 - 只有2只口袋里装的硬币数量是一样的 - 至少有3只口袋里装的硬币数量是一样的
题目解答
答案
我们来一步一步分析这个题目。
题目说:
- 小郭有 44个1元硬币。
- 他有 10个口袋。
- 他要把这44个硬币全部放进这10个口袋里(每个口袋可以放0个或多个硬币)。
- 问下面哪个选项是一定正确的。
选项如下:
- 可以做到每只口袋里装的硬币数都不一样
- 至少有2只口袋里装的硬币数量是一样的
- 只有2只口袋里装的硬币数量是一样的
- 至少有3只口袋里装的硬币数量是一样的
我们逐个分析。
第一步:分析“是否可能每个口袋硬币数都不同”
假设10个口袋中装的硬币数互不相同,那么最少需要多少个硬币?
为了让总数最少,我们取最小的10个非负整数(因为口袋可以是空的),且互不相同。
最小的10个不同非负整数是:
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
它们的和是:
0+1+2+3+4+5+6+7+8+9 = 45
但是小郭只有 44个硬币,而这种“每个口袋都不一样”的最少需要45个硬币。
所以,不可能做到每个口袋的硬币数都不同。
因此,至少有两个口袋的硬币数是一样的。
所以,选项1错误。
第二步:判断选项2是否正确
> 至少有2只口袋里装的硬币数量是一样的
我们刚刚已经证明:不可能全部不同,所以必然至少有两个口袋的硬币数相同。
所以,选项2是正确的。
第三步:判断选项3是否正确
> 只有2只口袋里装的硬币数量是一样的
这个说法太绝对了。
它说“只有2只”一样,意味着其他都不同,整体只有一对重复。
但我们刚才知道,最小的不同数值和是45,而我们只有44个硬币。
所以,必须“减少1个硬币”才能满足总数为44。
我们考虑能否调整一下,使得只有两个口袋相同,其余都不同。
比如,我们把原来 0~9 的和45,减少1个硬币,变成44。
怎么减?可以把最大的那个9变成8,那么数列变成:
0,1,2,3,4,5,6,7,8,8 → 和为 44
但这时有两个8,而且原来7以下的都还在,所以8出现了两次。
看看有没有重复更多?0~7各出现一次,8出现两次。
所以总共只有两个口袋相同,其余都不同。
这个分配是:0,1,2,3,4,5,6,7,8,8 → 和为 44
满足总和为44,且只有两个口袋相同。
所以这种情况是可能的。
但题目问的是:“下面哪个情况是正确的?”——意思是一定正确的。
选项3说“只有2只口袋一样”,但这是可能的,不是必然的。
比如我们也可以这样分:
比如:4个口袋放4个,其余放5个。
10个口袋,比如:4,4,4,4,4,4,4,4,4,8 → 9个4和1个8,和为 9×4 + 8 = 36+8=44
这时有9个口袋都是4个,重复次数很多。
所以“只有2个一样”不是必然的,只是可能。
因此,选项3 不一定正确,所以错误。
第四步:判断选项4是否正确
> 至少有3只口袋里装的硬币数量是一样的
我们刚刚举了一个反例:0,1,2,3,4,5,6,7,8,8 → 只有两个8,其余都不同。
这时,只有两个口袋相同,其他都不同,所以没有三个口袋相同。
这说明“至少三个相同”不一定成立。
所以选项4也不一定正确,错误。
总结:
- 选项1:错误(不可能都不同)
- 选项2:正确(必然至少有两个相同)
- 选项3:错误(不是“只有两个”必然成立)
- 选项4:错误(不是“至少三个”必然成立)
最终答案:
\boxed{\text{至少有2只口袋里装的硬币数量是一样的}}
解析
考查要点:本题主要考查极值法和鸽巢原理的应用,通过分析硬币分配的最小值和重复情况,判断选项的正确性。
解题核心思路:
- 假设所有口袋硬币数不同,计算最小总硬币数,判断是否可行。
- 若不可行,则必然存在重复,进一步分析重复的最少数量。
- 通过构造反例验证选项是否必然成立。
破题关键点:
- 最小不同分配:若10个口袋硬币数不同,最小总硬币数为$0+1+2+\dots+9=45$,但题目只有44个硬币,因此不可能全部不同。
- 鸽巢原理:总硬币数不足最小不同分配,必然存在至少两个口袋硬币数相同。
- 反例验证:通过构造不同分配方式(如仅两处重复或多处重复),判断选项是否必然成立。
选项1:可以做到每只口袋里装的硬币数都不一样
- 最小不同分配:若10个口袋硬币数不同,最小值为$0,1,2,\dots,9$,总和为$45$。
- 实际硬币数:题目只有$44$个硬币,不足$45$,因此不可能全部不同。
- 结论:选项1错误。
选项2:至少有2只口袋里装的硬币数量是一样的
- 由于无法全部不同,根据鸽巢原理,至少有两个口袋硬币数相同。
- 结论:选项2正确。
选项3:只有2只口袋里装的硬币数量是一样的
- 构造反例:例如分配为$0,1,2,3,4,5,6,7,8,8$,总和为$44$,仅两处重复。
- 但存在其他分配方式:如$4,4,4,4,4,4,4,4,4,8$(9个4和1个8),重复次数更多。
- 结论:选项3不必然成立,错误。
选项4:至少有3只口袋里装的硬币数量是一样的
- 构造反例:如$0,1,2,3,4,5,6,7,8,8$,仅两处重复,无三处重复。
- 结论:选项4错误。