多集合反向构造

多集合反向构造

求“至少…都…”时,先反向求各集合不满足的最大值,加和得总不满足上限,再用总数一减即得所求最小值;步骤:反向→加和→总数减,三步出答案,30秒破题。

一、基础理论知识


多集合反向构造是数量关系中最值问题的一种常见题型,主要涉及多个集合的交集的最小值计算。核心思想是通过容斥原理的反向思维,利用公式快速求解"至少有多少元素同时属于所有集合"。这类问题在公考中频繁出现,掌握公式和解题思路至关重要。


核心公式


对于 $n$ 个集合,设每个集合的大小为 $A_1, A_2, \dots, A_n $,总元素数为 $T $,则同时属于所有集合的最小值为:


$\min \bigcap_{i=1}^n A_i = \max \left( 0, \sum_{i=1}^n A_i - (n-1) \times T \right) $


如果计算结果为负数,则取 0,因为交集不能为负。


二、题型识别


当题目中出现以下特征时,可考虑使用多集合反向构造:


涉及多个集合(通常为三个或以上)
要求"至少有多少"元素同时属于所有集合
给出每个集合的个体数量或百分比,以及总数

三、解题思路


1.
确定集合个数 $n$ 和总数 $T$
2.
获取每个集合的大小 $A_i $(如果给出百分比,需转换为实际数量)
3.
代入公式计算:$\text{交集最小值} = \sum A_i - (n-1) \times T$
4.
处理负值:如果结果为负,取 0;否则取计算结果

四、经典例题讲解


以下例题均来自提供的专项练习,我们将逐步解析。


例题 1


题目: 某机构对全运会收视情况进行调查,在 1000 名受访者中,观看过乒乓球比赛的占 87%,观看过跳水比赛的占 75%,观看过田径比赛的占 69%。这 1000 名受访者中,乒乓球、跳水和田径比赛都观看过的至少有多少人?


解题步骤:


1.
集合个数 $n = 3 $,总数 $T = 1000$
2.
计算每个集合的实际人数:
乒乓球:$1000 \times 87\% = 870$
跳水:$1000 \times 75\% = 750$
田径:$1000 \times 69\% = 690$
3.
代入公式:

$\sum A_i = 870 + 750 + 690 = 2310 $

$\text{交集最小值} = 2310 - (3-1) \times 1000 = 2310 - 2000 = 310 $

4.
结果为正,故至少 310 人

答案: A. 310人




例题 2


题目: 一个班级一共有 50 人,其中参加 A 项目的有 45 人,参加 B 项目的有 35 人,参加 C 项目的有 40 人,请问这个班级中至少有多少人三个项目都参加?


解题步骤:


1.
集合个数 $n = 3 $,总数 $T = 50$
2.
每个集合的大小: $A_1 = 45 $, $A_2 = 35 $, $A_3 = 40$
3.
代入公式:

$\sum A_i = 45 + 35 + 40 = 120 $

$\text{交集最小值} = 120 - (3-1) \times 50 = 120 - 100 = 20 $

4.
结果为正,故至少 20 人

答案: B. 20




例题 3


题目: 某单位在网上办公系统传阅了 15 份文件,甲阅读了 9 份,乙阅读了 12 份,丙阅读了 10 份,则甲、乙、丙三人共同阅读过的文件至少有( )份。


解题步骤:


1.
集合个数 $n = 3 $,总数 $T = 15$
2.
每个集合的大小: $A_1 = 9 $, $A_2 = 12 $, $A_3 = 10$
3.
代入公式:

$\sum A_i = 9 + 12 + 10 = 31 $

$\text{交集最小值} = 31 - (3-1) \times 15 = 31 - 30 = 1 $

4.
结果为正,故至少 1 份

答案: B. 1




五、总结


多集合反向构造问题通过公式可快速求解,关键是识别题型并正确代入数据。公式:


$\min \bigcap_{i=1}^n A_i = \max \left( 0, \sum_{i=1}^n A_i - (n-1) \times T \right) $


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