容斥原理是在计数时,必须注意没有重复,没有遗漏。为了使重叠部分不被重复计算,人们研究出一种新的计数方法。
这种方法的基本思想是:先不考虑重叠的情况,把包含于某内容中的所有对象的数目先计算出来,然后再把计数时重复计算的数目排斥出去,使得计算的结果既无遗漏又无重复,这种计数的方法称为容斥原理。
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容斥原理举例:
例如:一次期末考试,某班有15人数学得满分,有12人语文得满分,并且有4人语、数都是满分,那么这个班至少有一门得满分的同学有多少人。
分析:依题意,被计数的事物有语、数得满分两类,“数学得满分”称为“A类元素”,“语文得满分”称为“B类元素”,“语、数都是满分”称为“既是A类又是B类的元素”,“至少有一门得满分的同学”称为“A类和B类元素个数”的总和。为15+12-4=23。
这种方法的基本思想是:先不考虑重叠的情况,把包含于某内容中的所有对象的数目先计算出来,然后再把计数时重复计算的数目排斥出去,使得计算的结果既无遗漏又无重复,这种计数的方法称为容斥原理。
如果被计数的事物有A、B、C三类,那么,A类和B类和C类元素个数总和= A类元素个数+ B类元素个数+C类元素个数—既是A类又是B类的元素个数—既是A类又是C类的元素个数—既是B类又是C类的元素个数+既是A类又是B类而且是C类的元素个数。
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两个集合的容斥关系公式:A∪B =|A∪B| = |A|+|B| - |A∩B |(∩:重合的部分)
三个集合的容斥关系公式:|A∪B∪C| = |A|+|B|+|C| - |A∩B| - |B∩C| - |C∩A| + |A∩B∩C|
简单来说要计算几个集合并集的大小,要先将所有单个集合的大小计算出来,然后减去所有两个集合相交的部分,再加回所有三个集合相交的部分,再减去所有四个集合相交的部分,依此类推,一直计算到所有集合相交的部分。
参考资料来源:百度百科-容斥原理
在一些计数问题中,经常遇到有关集合元素个数的计算。我们用|A|表示有限集合A的元素个数。
原理一:给定两个集合A和B,要计算A∪B中元素的个数,可以分成两步进行:
第一步:先求出∣A∣+∣B∣(或者说把A,B的一切元素都“包含”进来,加在一起);
第二步:减去∣A∩B∣(即“排除”加了两次的元素)
总结为公式:|A∪B|=∣A∣+∣B∣-∣A∩B∣。
原理二:给定三个集合A,B,C。要计算A∪B∪C中元素的个数,可以分三步进行:
第一步
求|A|+|B|+|C|;
第二步
减去|A∩B|,|A∩C|,|B∩C|;
第三步
加上|A∩B∩C|。
多个集合依次类推。