请通俗讲一下集合容斥原理.公式都看不懂的说-查字典问答网
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  请通俗讲一下集合容斥原理.公式都看不懂的说

  请通俗讲一下集合容斥原理.公式都看不懂的说

1回答
2020-10-0920:17
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孔宪庶

  郭敦顒回答:

  抽象地讲容斥原理,确实不易理解,那么我就很通俗地说一下——

  容斥原理即逐步淘汰法,也叫筛法,在数论中占有非常重要的地位,最著明的筛法是爱拉托斯特尼筛法:为找出≤x的所有素数,写下所有≤x的自然数构成的序列2,3,4,5,…,x;从4往下划掉2的倍数,再从6往下划掉3的倍数,从10往下划掉5的倍数,依此继续下去,精确地说,在第k步后,没有划掉的k+1个最小的数是素数,而如果Pk+1是其中最大者,则k+1步就是从2Pk+1往下划掉Pk+1的倍数.我们会在最后一个素数Pr处停下,Pr≤√x.事实上,如果自然数m满足√x<m≤x且未被划去,则它不可能是一个积ab,其中a>1,b>1,因为否则数a和b至少有一个会≤√x,因此m会被已经找到的素数之一整除从而应当会被划去.这样,所有未被划去且>√x的数是素数.

  上面对为找出≤x的所有素数,写下所有≤x的自然数构成的序列2,3,4,5,…,x;从4往下划掉2的倍数,再从6往下划掉3的倍数,从10往下划掉5的倍数,依此继续下去,精确地说,在第k步后,没有划掉的k+1个最小的数是素数,而如果Pk+1是其中最大者,则k+1步就是从2Pk+1往下划掉Pk+1的倍数.我们会在最后一个素数Pr处停下,Pr≤√x.事实上,如果自然数m满足√x<m≤x且未被划去,则它不可能是一个积ab,其中a>1,b>1,因为否则数a和b至少有一个会≤√x,因此m会被已经找到的素数之一整除从而应当会被划去.这样,所有未被划去且>√x的数是素数.

  上面对爱氏筛法的描述只涉及到他筛法的操作方法步骤,并未涉及到其计算问题,下面谈谈其筛法的计算问题,这就涉及到容斥原理了.

  如求小于210的奇素数,及个数.小于210的奇素数的个数记为p(1,210)

  小于210的奇数是1,3,5,7,9,…,207,209

  3为素数(略去了“奇”字,下同),

  小于210的素数3的奇合数的个数h₃=210/(2×3)-1=35-1=34,

  小于210的素数3的奇合数集合记为H₃={9,15,21,27,33,…,201,207}

  5为素数,小于210的素数5的奇合数的个数h₅=210/(2×5)-1=21-1=20,

  小于210的素数5的奇合数集合记为H₅={15,25,45,45,…,195,205}

  7为素数,小于210的素数7的奇合数的个数h₇=210/(2×7)-1=15-1=14,

  小于210的素数7的奇合数集合记为H₇={21,35,49,63,…,189,203}

  11为素数,小于210的素数11的奇合数的个数h₁₁=210/(2×11)-1=10-1=9,

  小于210的素数11的奇合数集合记为H₁₁={33,55,77,99,121,143,165,187,209},

  13为素数,小于210的素数13的奇合数的个数h₁₃=210/(2×13)-1=8-1=7,

  小于210的素数13的奇合数记为H₁₃={39,65,91,117,143,169,195}

  13为小于√210的最大素数了,再大的素数为17,17²=289>20与问题无关了.

  3与5的二合数最小的是15,3与5的二合数的个数记为h₍₃.₅₎,

  h₍₃.₅₎=210/(2×15)=7,(均在小于210的范围内,下同)

  3与5的二合数的集合记为H₍₃.₅₎,H₍₃.₅₎={15,45,75,105,135,165,195};

  3与7的二合数最小的是21,3与7的二合数的个数记为h₍₃.₇₎,

  h₍₃.₇₎=210/(2×21)=5,

  3与7的二合数的集合记为H₍₃.₇₎,H₍₃.₇₎={21,63,105,147,189};

  3与11的二合数最小的是33,3与11的二合数的个数记为h₍₃.₁₁₎,

  h₍₃.₁₁₎=210/(2×33)=3,

  3与11的二合数的集合记为H₍₃.₁₁₎,H₍₃.₁₁₎={33,99,165,};

  3与13的二合数最小的是39,3与13的二合数的个数记为h₍₃.₁₃₎,

  h₍₃.₁₃₎=210/(2×39)=3,

  3与13的二合数的集合记为H₍₃.₁₃₎,H₍₃.₁₃₎={39,117,195};

  5与7的二合数最小的是35,5与7的二合数的个数记为h₍₅.₇₎,

  h₍₅.₇₎=210/(2×35)=3,

  5与7的二合数的集合记为H₍₅.₇₎,H₍₅.₇₎={35,105,175};

  5与11的二合数最小的是55,5与11的二合数的个数记为h₍₅.₁₁₎,

  h₍₅.₁₁₎=210/(2×55)=2,

  5与11的二合数的集合记为H₍₅.₁₁₎,H₍₅.₁₁₎={55,165};

  5与13的二

2020-10-09 20:21:45
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