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【集合论】容斥原理 ( 复杂示例 )

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韩曙亮
发布2023-03-28 17:58:53
3100
发布2023-03-28 17:58:53
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文章被收录于专栏:韩曙亮的移动开发专栏

容斥原理 示例


24

个人

说英语 , 日语 , 德语 , 法语 的人数

13, 5, 10, 9

同时说 英语 日语 人数

2

同时说 英语 德语 人数

4

同时说 英语 法语 人数

4

同时说 法语 德语 人数

4

说日语的人 不会 法语 德语 ;

求 只会说一种语言的人 ? 同时会说 英语 德语 法语 的人 ?

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

单个语言集合 :

A

集合表示会说英语的人的集合 ,

|A| = 13

;

B

集合表示会说日语的人的集合 ,

|B| = 5

;

C

集合表示会说德语的人的集合 ,

|C| = 10

;

D

集合表示会说法语的人的集合 ,

|D| = 9

;

两两相交集合 :

A \cap B

集合表示会说 英语 日语 的人的集合 ,

|A \cap B| = 2

;

A \cap C

集合表示会说 英语 德语 的人的集合 ,

|A \cap C| = 4

;

A \cap D

集合表示会说 英语 法语 的人的集合 ,

|A \cap D| = 4

;

C \cap D

集合表示会说 德语 法语 的人的集合 ,

|C \cap D| = 4

;

会说日语的人 , 既不不会说法语 , 也不会说德语 , 说明集合

B

与集合

C, D

都不相交 ;

|B \cap C| = |B \cap D| = |A \cap B \cap C| = |A \cap B \cap D| = |B \cap C \cap D| = |A \cap B \cap C \cap D| = 0

总的人数是

24

:

|A \cup B \cup C \cup D| = 24

根据容斥原理 :

|A \cup B \cup C \cup D| =
| A | + | B | + | C | + | D |

先将单个集合的个数相加

- ( | A \cap B | + | A \cap C | + | A \cap D | + | B \cap C | + | B \cap D | + | C \cap D |)

减去两两相交的元素个数

+ ( | A \cap B \cap C | + | A \cap B \cap D | + | A \cap C \cap D | + | B \cap C \cap D |)

加上三三相交的元素个数

- |A \cap B \cap C \cap D|

减去 四个集合相交的元素个数

= 24

将上面的集合元素个数全部代入 :

|A \cup B \cup C \cup D| =
13 + 5 + 10 + 9

先将单个集合的个数相加

- ( 2 + 4 + 4 + 0 + 0 + 4 )

减去两两相交的元素个数

+ ( 0 + 0 + | A \cap C \cap D | + 0 )

加上三三相交的元素个数

- 0

减去 四个集合相交的元素个数

= 24

计算后得到 :

37 - 14 + | A \cap C \cap D | = 24
| A \cap C \cap D | = 1

同时会说英法德语的人

| A \cap C \cap D | = 1

只有

1

个 ;

计算只会说英语的人 :

| A | - | ( B \cup C \cup D ) \cap A |
= |A| - | (B \cap A) \cup ( C \cap A ) \cup ( D \cap A ) |

使用容斥原理 , 计算

| (B \cap A) \cup ( C \cap A ) \cup ( D \cap A ) |
| (B \cap A) \cup ( C \cap A ) \cup ( D \cap A ) |
= ( |B \cap A| + |C \cap A| + |D \cap A| )
- ( | A \cap B \cap C | + | A \cap B \cap D | + | A \cap C \cap D |)
+ ( |A \cap B \cap C \cap D| )
= ( 2 + 4 + 4) - ( 0 + 0 + 1 ) + ( 0 ) = 9
| A | - | ( B \cup C \cup D ) \cap A |= |A| - | (B \cap A) \cup ( C \cap A ) \cup ( D \cap A ) | = 13 - 9 = 4

只会说英语的人有

4

个 ;

按照上述步骤 , 计算出 其它 只说日语的人

3

个 , 只说 德语 的人 3 个 , 只说法语的人

2

个 ;

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原始发表:2020-09-30,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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