Phòng Giáo dục và Đào tạo Dầu Tiếng

NGUYÊN LÝ ĐIRICHLET Nguyên lý Dirichlet do nhà toán học người Đức nổi tiếng là Dirichlet đề xuất từ thế kỷ XX đã được áp dụng để chứng minh sự tồn tại nghiệm trong nhiều bài toán tổ hợp. Nguyên lý này được phát triển từ một mệnh đề rất đơn giản gọi là nguyên lý “nguyên lý quả cam” hay là nguyên lý  “chuồng chim bồ câu”:
Giả sử có một đàn chim bồ câu bay vào chuồng. Nếu số chim nhiều hơn số ngăn chuồng thì chắc chắn có ít nhất một ngăn có nhiều hơn một con chim.                                                    
Một cách tổng quát, nguyên lý Dirichlet được phát biểu như sau:
Nếu xếp nhiều hơn n+1 đối tượng vào n cái hộp thì tồn tại ít nhất một hộp chứa không ít hơn hai đối tượng.
Việc chứng minh nguyên lý này có thể tiến hành bằng lập luận phản chứng rất đơn giản: Giả sử không hộp nào chứa nhiều hơn một đối tượng thì chỉ có nhiều nhất là n đối tượng được xếp trong các hộp, trái với giả thiết là số đối tượng lớn hơn n.
Nguyên lý Đi-rích-lê là một dạng của phương pháp phản chứng, nó khẳng định sự tồn tại hoặc không tồn tại của một sự kiện nào đó . Sau đây xin nêu một vài bài toán vận dụng cơ bản. Ví dụ 1: Trong một lớp chuyên toán có 40 học sinh. Trong một kỳ kiểm tra chất lượng môn toán chỉ có một em đạt điểm tối đa là 10, và một em đạt điểm 4, các em khác đạt từ điểm 5 trở lên. Chứng minh rằng trong lớp ít nhất cũng có 8 em có điểm số như nhau, biết rằng điểm số các em đều là các số nguyên. Lời giải:  Theo giả thiết của bài toán thì chỉ có một em đạt điểm 10 và một em đạt điểm 4, do đó sẽ có 40−2=38 em đạt điểm 5 đến điểm 9. Coi mỗi học sinh là một "thỏ", mỗi loại điểm là 1 "lồng", như vậy ta sẽ có các lồng sau: "Lồng 5": nhốt những ai đạt điểm 5 "Lồng 6": nhốt những ai đạt điểm 6 "Lồng 7": nhốt những ai đạt điểm 7 "Lồng 8": nhốt những ai đạt điểm 8 "Lồng 9": nhốt những ai đạt điểm 9 Với 5 lồng nhốt 38 thỏ, vậy có ít nhất một lồng nhốt không ít hơn 8 thỏ, bài toán được chứng minh. Ví dụ 2: Cho 10 số tự nhiên bất kỳ: a1,a2,a3...,a9,a10 Chứng minh rằng thế nào cũng có một số hoặc tổng một số số liên tiếp nhau trong dãy 10 số đã cho chia hết cho 10. Lời giải: Để làm xuất hiện khái niệm "thỏ", "lồng", ta thành lập dãy số mới sau đây: Đặt B1=a1 B2=a1+a2 B3=a1+a2+a3 B4=a1+a2+a3+a4 ... B10=a1+...+a10 Ta thấy rằng: - Nếu tồn tài một Bi nào đó (i=1,2,3,...,10) chia hết cho 10 thì bài toán đã được chứng minh. - Nếu không tồn tại một B1 nào đó chia hết cho 10 thì ta chỉ việc đem tất cả Bi chia cho 10, lúc đó được 10 số dư từ 1-9, trong khi đó các số tự nhiên từ 1-9 chỉ có 9 số (như vậy tương đương với việc nhốt 10 chủ thỏ vào 9 lồng), theo nguyên tắc Đi-rích-lê, tồn tại 1 lồng nhốt không ít hơn 2 chú thỏ, tương đương với việc tồn tại hai số có cùng số dư, như vậy có hiệu chia hết cho 10, bài toán được chứng minh Các ví dụ: A.Các bài toán số học: 1. Toán suy luận: Ví dụ 1: Có 10 đội bóng thi đấu với nhau mỗi đội phải đấu một trận với các đội khác. CMR vào bất cứ lúc nào cũng có hai đội đã đấu số trận như nhau. GIẢI: Rõ ràng nếu trong 10 đội bóng có 1 đội chưa đấu một trận nào thì trong các đội còn lại không có đội nào đã thi đấu 9 trận như vậy 10 đội chỉ có số trận đấu hoặc từ 0 đến 8 hoặc từ 1 đến 9. Vậy theo nguyên lý Đirichlê phải có ít nhất 2 đội có số trận đấu như nhau. Ví dụ 2: Có 6 đội bóng thi đấu với nhau (mỗi đội phải đấu 1 trận với 5 đội khác). CMR vào bất cứ lúc nào cũng có 3 đội trong đó từng cặp đã đấu với nhau hoặc chưa đấu với nhau trận nào. GIẢI: Giả sử 6 đội bóng đó là A,B,C,D,E,F. Xét đội A. Theo nguyên lý Đirichlê ta suy ra: A phải đấu hoặc không đấu với ít nhất 3 đội khác. Không mất tính tổng quát,