Nguyên lí Đi-rích-clê là Nếu đem m thỏ vào n lồng với m>n thì ít nhất cũng có một lồng nhốt không ít hơn 2 thỏ. Tương tự, nếu đem m đồ vật vào n ô ngăn kéo, với m>n, thì ít nhất cũng phải có 1 ô ngăn kéo chứa không ít hơn 2 đồ vật
- 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 Dirichlet cơ bản:
Nếu nhốt n+1 con thỏ vào n cái chuồng thì bao giờ cũng có một chuồng chứa ít nhất 2 con thỏ.
· Nguyên lý Dirichlet mở rộng:
Nếu nhốt n con thỏ vào cái chuồng thì tồn tại một chuồng có ít nhất con thỏ .
Ở đây kí hiệu để chỉ phần nguyên của .
Ta có thể chứng minh nguyên lý Dirichlet mở rộng như sau: Giả sử mọi chuồng thỏ không có đến ==(con)
thì số thỏ trong mỗi chuồng đều nhỏ hơn hoặc bằng con. Từ đó suy ra tổng số con thỏ không vượt quá con. Điều này vô lý vì có n con thỏ. Vậy giả thiết phản chứng là sai. Nguyên lý Dirichlet mở rộng được chứng minh.
· Nguyên lý Dirichlet dạng tập hợp:
Cho A và B là hai tập hợp khác rỗng có số phần tử hữu hạn và số lượng phần tử của A lớn hơn số lượng phần tử của B. Nếu với một quy tắc nào đó, mỗi phần tử của A cho tương ứng với một phần tử của B thì tồn tai ít nhất hai phần tử của A (hai phần tử khác nhau) tương ứng với một phần tử của B.
· Nguyên lý Dirichlet dạng tập hợp mở rộng:
Giả sử A, B là hai tập hợp hữu hạn và S(A), S(B) tương ứng kí hiệu là các số lượng phần tử của A và B. Giả sử có một số tự nhiên k nào đó mà S(A) > k S(B) và ta có quy tắc cho tương ứng với mỗi phần tử của A với một phần tử của B. Khi đó tồn tại ít nhất k/1 phần tử của B.
Chú ý: Khi k = 1 ta có ngay lại nguyên lý Dirichlet.
· Nguyên lý Dirichlet vô hạn:
Nếu chia một tập hợp vô hạn các quả táo vào hữu hạn các ngăn kéo thì phải có ít nhất một ngăn kéo chứa vô hạn quả táo.
