
容斥公式(1)三集合容斥原理公式:|A∪B∪C|=|A|+|B|+|C|-|A∩B|-|B∩C|-|A∩C|+|A∩B∩C|。(2)两集合容斥原理公式:|A∪B|=|A|+|B|-|A∩B|。(3)对两集合的容斥原理的推式:满足条件 1 的个数+满足条件 2 的个数-都满足的个数=总数-都不满足的个数=满足至少一个条件的个 数。【例 1】某班共有 30 名男生,其中 20 人参加足球队,12 人参加篮球队,10 人参加排球队。已知没有一个 人同时参加 3 个队,且每人至少参加一个队,有 6 人既参加足球队又参加篮球队,有 2 人既参加篮球队又参加排 球队,那么既参加足球队又参加排球队的有( )。 A. 3 人 B. 4 人 C. 6 人 D. 7 人
本题需通过三集合容斥原理公式计算“既参加足球队又参加排球队”的人数。已知班级男生总数为30人,且每人至少参加一个球队(即“都不参加”的人数为0),因此三个球队的总参与人数(并集)等于30人。
定义集合:设A=足球队(20人),B=篮球队(12人),C=排球队(10人)。
已知条件:
无一人同时参加3个队,故|A∩B∩C|=0;
既参加足球又参加篮球的人数|A∩B|=6;
既参加篮球又参加排球的人数|B∩C|=2;
设既参加足球又参加排球的人数为x(即|A∩C|=x)。
根据三集合容斥原理公式:
\(|A∪B∪C| = |A| + |B| + |C| - |A∩B| - |B∩C| - |A∩C| + |A∩B∩C|\)
代入已知数据(|A∪B∪C|=30,因总人数=并集人数):
\(30 = 20 + 12 + 10 - 6 - 2 - x + 0\)
化简方程:
\(30 = 42 - 8 - x\)
\(30 = 34 - x\)
解得:
\(x = 34 - 30 = 4\)
答案:B. 4人
容斥原理的核心是“总人数=各集合之和-重复部分+多减部分”,本题因无三重交集,公式简化后直接求解即可。实际应用中需注意“至少参加一个”“都不参加”等条件对并集的影响。