1. 研究目的与意义
一、研究背景
鸽巢原理(或抽屉原则)是一个初等而又应用广泛的重要组合原理,可以简述为:如果把n 1个物体放进n个盒子中,那么至少有1个盒子包含两个或以上的物体。它能够用来解决各种有趣的问题,并能得出一些令人惊奇的结论,在数学发展史上起着重要的作用。鸽巢原理是由德国数学家狄利克雷(Dirichlet,1805-1859) 首次明确提出,之后逐渐应用到数论,集合论,组合论等数学分支中,所以鸽巢原理又称为狄利克雷原理。后来德国数学家闵可夫斯基(Hermann Minkowski,1864-1909) 也运用鸽巢原理得到一些结论。到了20 世纪初期,杜尔(A.Thue,1863- 1922)在不知道狄利克雷和闵可夫斯基的工作的情况下,很巧妙地利用鸽巢原理解决不定方程的有理数解的问题。1947年,匈牙利数学家把这一原理引进到中学生数学竞赛中,当年匈牙利全国数学竞赛有一道这样的试题“证明:任何六个人中,一定可以找到三个互相认识的人,或者互相不认识的人。”这个问题初看起来似乎令人匪夷所思,但如果懂得鸽巢原理,要证明这个问题是十分简单的。我们用A、B、C、D、E、F代表六个人,从中随便取一个,例如A,把其余五个人放到“与A认识”和“与A不认识”的两个“抽屉”里去,根据鸽巢原理,至少有一个抽屉里有三个人。不妨假设在“与A认识”的抽屉里有三个人,他们是B,C和D。如果B,C和D三人互不认识,那么我们就找到了三个互不认识的人;如果 B,C和D三人中有两个人互相认识,例如,B与C认识,那么A,B和C就是三个互相认识的人。类似地,可分析“与A不认识”的抽屉里有三个人的情形。不管哪种情况,本题的结论都是成立的。
如今,在数学的研究学习中,我们也可以把鸽巢原理看作是一种重要的非常规解题方法,它可以用来解决许多存在性数学问题,并且在数论和密码学中也有着广泛的应用。对于一些比较特殊的问题,若用一般的数学方法去研究,则很复杂或者根本解决不了,但利用鸽巢原理往往能起到事半功倍的效果,所以鸽巢原理也是国际国内数学竞赛中的重要内容,在数学竞赛中具有很大的应用意义。鸽巢原理不仅在数学中应用广泛,在现实生活中也非常实用,如招生录取、就业安排、资源分配等等,都需要利用鸽巢原理。在我国古代文献中,也有不少运用鸽巢原理来解决问题的例子。例如,《晏子春秋》里的“二桃杀三士”的故事以及宋代费衰的《梁贴漫志》中运用鸽巢原理来批驳“算命”一类迷信活动的谬论。
2. 研究内容和预期目标
一、研究内容
组合数学是一门充满价值的学科,它不仅有助于解决复杂问题,而且也为运筹学的发展做出重要的贡献,它还可以用来解决实际问题,从而使我们的生活更加简便。因此,组合数学是一门具有重要意义的学科。本文在研究鸽巢原理的基本内容的基础上,对鸽巢原理的各种变式形式进行系统的总结,并研究鸽巢原理在几何图形、整除关系、实际生活、不等式证明等方面的应用。
二、预期目标
3. 研究的方法与步骤
一、研究方法
文献法,内容分析法
二、实施步骤
4. 参考文献
[1] (美) Richard A.Brualdi著, 冯舜玺等译. 组合数学(原书第4版) [M]. 北京:机械工业出版社,2005.
[2]何春,万琳,任雅莉. 鸽巢原理[J]. 计算机与数字工程,2007.
[3]郭纪云. 组合数学中构造法的应用[J]. 长沙大学学报,2010.
5. 计划与进度安排
1、2022年11月2日-2023年2月24日,本人在系统中选题并等待老师确认,确认选题后,根据指导老师下发的任务书,开始查阅资料,同时老师向本人讲授所选论题的状况和要求;
2、2023年2月20日 - 3月3日,本人完成并提交开题报告等材料(开题报告、外文翻译等),并按照指导老师意见进行修改;
3、3月6日- 5月26日,本人按照开题报告内容,结合已经收集到的资料,撰写论文;
4、4月10日 - 4月21日,中期检查:本人向老师汇报课题进展情况,回答指导老师的 提问;
5、5月1日 - 5月12日,按照指导老师提出的修改意见,对论文初稿进行修改;
6、5月15日 - 5月26日,经指导老师批阅,达到质量要求后定稿;
7、5月22日 - 6月2日, 接受指导教师和评阅教师的评阅,制作演示稿并参加论文答辩。
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