某单位在网上办公系统传阅了15份文件,甲阅读了9份,乙阅读了12份,丙阅读了10份,则甲、乙、丙三人共同阅读过的文件至少有多少份?( )A. 0B. 1C. 2D. 3
某单位在网上办公系统传阅了15份文件,甲阅读了9份,乙阅读了12份,丙阅读了10份,则甲、乙、丙三人共同阅读过的文件至少有多少份?( ) A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
题目解答
答案
我们来一步一步分析这个题目。
题目给出:
- 总共有 15 份文件。
- 甲阅读了 9 份,
- 乙阅读了 12 份,
- 丙阅读了 10 份。
问:甲、乙、丙三人共同阅读过的文件至少有多少份?
也就是求:三人都读过的文件数的最小可能值。
第一步:理解问题
我们要求的是三人共同阅读的文件数的最小值,也就是在最不利的情况下,三人至少有几份是都读过的。
这是一个典型的集合交集的最小值问题,可以用容斥原理的思想来分析。
设:
- 总文件数:$ N = 15 $
- 甲读的文件数:$ A = 9 $
- 乙读的文件数:$ B = 12 $
- 丙读的文件数:$ C = 10 $
我们要求的是 $ A \cap B \cap C $ 的最小值。
第二步:使用集合原理推导
我们考虑使用反向思维:尽量让三人共同读的文件数最少。
我们可以先考虑最多有多少份文件没有被三人中的某一个人读过,从而减少交集。
但更有效的方法是使用一个经典的不等式:
> 三人共同阅读的文件数至少为:
>
>
$> A + B + C - 2N
>$
>
> 这个公式适用于求三人交集的最小值(当总文件数为 N,每人阅读若干份时)。
我们来验证这个公式的逻辑。
第三步:公式推导(理解来源)
设三人总共阅读的“人次”为:
$9 + 12 + 10 = 31 \text{ 人次}$
每份文件最多被3个人读,如果一份文件被三人共读,就贡献3人次。
我们想让三人共同读的文件数最少,就要尽可能“分散”阅读行为,让文件被不同的人读,但受限于总文件数只有15份。
设:
- $ x $:三人共同读的文件数(即三人都读过的)
- $ y $:恰好两人读过的文件数
- $ z $:恰好一人读过的文件数
那么总文件数:
$x + y + z \leq 15 \quad \text{(最多15份文件)}$
总阅读人次:
$3x + 2y + z = 9 + 12 + 10 = 31$
我们想求 $ x $ 的最小值。
从上面两个式子出发:
从文件数:$ x + y + z \leq 15 $
乘以2得:$ 2x + 2y + 2z \leq 30 $
而 $ 3x + 2y + z = 31 $
我们用这个等式减去上面的不等式:
$(3x + 2y + z) - (2x + 2y + 2z) = 31 - (≤30) \Rightarrow x - z \geq 1 \Rightarrow x \geq z + 1$
但我们想求 $ x $ 的最小值,所以需要进一步分析。
换个更直接的方法:
第四步:使用不等式求交集最小值
有一个经典的结论:
> 在总共 $ N $ 个元素的集合中,三个子集 $ A, B, C $ 的大小分别为 $ a, b, c $,则三者交集的最小可能值为:
>
>
$> \max(0, a + b + c - 2N)
>$
这个公式的直观含义是:当三个人阅读的总人次超过 $ 2N $ 时,必然有一些文件被三人重复阅读,否则阅读总人次不会超过 $ 2N $。
我们代入数值:
$a + b + c = 9 + 12 + 10 = 31$
$2N = 2 \times 15 = 30$
$a + b + c - 2N = 31 - 30 = 1$
所以三人共同阅读的文件数至少为 1。
即:
$|A \cap B \cap C| \geq 1$
第五步:验证是否可能为 1?
我们来构造一个例子,使得三人共同读的文件数恰好为 1,看看是否可行。
设三人都读的文件有 1 份。
我们分配如下:
- 文件 1:甲、乙、丙都读(1 份)
现在:
- 甲还需读 8 份,
- 乙还需读 11 份,
- 丙还需读 9 份。
这 8+11+9 = 28 次阅读要分配给剩下的 14 份文件(文件 2 到 15),且不能再有文件被三人全读。
我们尽量让每份文件被两人读,这样效率高,避免出现三人共读。
每份文件最多被两人读,那么 14 份文件最多支持 $ 14 \times 2 = 28 $ 人次阅读。
恰好等于我们需要的 28 人次!
所以可以安排:
- 剩下的 14 份文件,每份恰好被两个人读,总共 28 人次,
- 加上文件 1 被三人读(3 人次),总阅读人次:28 + 3 = 31,正好。
现在检查每个人是否满足:
- 甲:文件1(1份) + 在其他14份中被安排读8次 → 共9份 ✅
- 乙:文件1(1份) + 被安排读11次 → 共12份 ✅
- 丙:文件1(1份) + 被安排读9次 → 共10份 ✅
而且没有任何其他文件被三人共读,所以三人共读的只有1份。
因此,最小值可以达到 1。
最终答案:
三人共同阅读过的文件至少有 1 份。
答案:B. 1
$\boxed{B}$
解析
考查要点:本题主要考查集合的交集问题,涉及极值分析和容斥原理的应用。关键在于理解如何通过总阅读人次与文件总数的关系,推导出三人共同阅读文件的最小值。
解题核心思路:
- 总阅读人次为甲、乙、丙阅读文件数之和,即 $9 + 12 + 10 = 31$ 人次。
- 文件总数限制:若每份文件最多被两人阅读,则总人次最多为 $15 \times 2 = 30$ 人次。
- 矛盾点:实际总人次为 $31$,超过 $30$,说明至少有一份文件被三人共同阅读,才能补足多出的 $1$ 人次。
破题关键:
通过比较总阅读人次与“最多两人阅读”的理论最大人次,发现差值,从而确定三人共同阅读文件的最小值。
步骤1:计算总阅读人次
甲、乙、丙分别阅读了 $9$、$12$、$10$ 份文件,总阅读人次为:
$9 + 12 + 10 = 31 \text{ 人次}$
步骤2:分析文件阅读的最大人次
若每份文件最多被两人阅读,则总人次最多为:
$15 \times 2 = 30 \text{ 人次}$
步骤3:推导矛盾
实际总人次为 $31$,超过理论最大值 $30$,说明至少有一份文件被三人共同阅读。此时,三人共同阅读的文件数至少为:
$31 - 30 = 1 \text{ 份}$
步骤4:验证可行性
假设三人共同阅读 $1$ 份文件,则剩余 $14$ 份文件需满足:
- 甲还需阅读 $9 - 1 = 8$ 份
- 乙还需阅读 $12 - 1 = 11$ 份
- 丙还需阅读 $10 - 1 = 9$ 份
剩余阅读人次为 $8 + 11 + 9 = 28$,恰好等于 $14$ 份文件每份被两人阅读的总人次($14 \times 2 = 28$)。因此,存在可行分配方案。