Quantas pessoas precisam estar reunidas para termos certeza que duas delas fazem aniversário no mesmo mês?

Idéia principal: Se existirem pelo menos K+1 pombos, e somente K casas, pelo menos uma casa vai ter mais do que um pombo.

A afirmação acima é bem simples, porém tem muitas aplicações na matemática.

Exemplos:

1) Quantas rolagens de dado (um dado de 6 faces) são necessárias para se ter certeza que um mesmo número vai cair duas vezes?

Resposta: Bem, vamos ver pela "pior" das hipóteses: na "pior" das hipóteses, se jogarmos o dado 6 vezes, teremos os números (não necessariamente nesta ordem): 3, 5, 6, 1, 2 e 4.

O que acontece se jogarmos o dado mais uma vez?
Vai cair um número igual a outro já rolado.

Conclusão: Como temos 6 possibilidades, se jogarmos o dado 6+1 vezes, teremos um número que se repete mais do que uma vez. Esse processo pode ser simplificado se você se lembrar do princípio da casa dos pombos.

2) Existem N pessoas em uma sala. Quantas pessoas são necessárias para se ter certeza de que 3 nasceram no mesmo mês?

Resposta: Pelo princípio da casa dos pombos: (12*2)+1 = 25 pessoas.
Existem 12 meses, então se pegarmos 24 pessoas, pode ser que não existam 3 pessoas que nasceram no mesmo mês. Ao adicionar mais uma pessoa, termos certeza de que ela nasceu no mesmo mês que pelo menos outras 2 presentes na sala.

Texto originalmente publicado em //www.infoescola.com/matematica/principio-da-casa-de-pombos/

Problemas

Problema 1

Qual o número mínimo de pessoas que devemos reunir para que tenhamos certeza de que duas entre elas fazem aniversário no mesmo mês?
Resposta: O número mínimo de pessoas é 13.
Justificativa: Para este problema temos:

◆ casas: meses do ano (12);
◆ pombos: pessoas (13);
◆ relação: associamos cada pessoa ao seu mês de nascimento.

Pelo Princípio das Casas dos Pombos, como temos 12 casas e 13 pombos, uma das casas receberá, pelo menos, 2 pombos, ou seja, um dos meses terá dois aniversariantes.

Problema 2

Uma caixa contém 3 tipos de bolas (azuis, verdes, amarelas). Qual o número mínimo de bolas que devemos retirar da caixa para garantirmos que temos duas bolas da mesma cor?
Solução: Devemos retirar 4 bolas.
Justificativa: Para este problema escolhemos:

◆ casas: uma caixa azul, uma caixa verde e uma caixa amarela (3);
◆ pombos: bolas (4);
◆ relação: associamos a cada bola a sua cor.

Pelo Princípio das Casas dos Pombos, como temos 3 casas e 4 pombos, uma das casas receberá, pelo menos, 2 pombos, ou seja, uma das caixas conterá, pelo menos, duas bolas. Dessa forma, pelos menos duas bolas retiradas têm a mesma cor.
Vamos explicitar o raciocínio garantido pelo Princípio:
Ao retirarmos três bolas da caixa, a pior hipótese é que cada uma seja de uma cor.
Distribuindo, então cada bola em sua respectiva caixa, com a retirada da quarta bola, esta poderá ser de qualquer cor.
Assim precisamos retirar, no mínimo, 4 bolas para garantirmos que tenhamos duas bolas de mesma cor.

Problema 3

Em uma floresta existem 106 jaqueiras. É conhecido que cada uma dessas jaqueiras não produz anualmente mais do que 92 frutos. Prove que existem 2 jaqueiras na floresta que têm a mesma quantidade de frutos.
Solução:
Para este problema temos:

◆ casas: quantidade de frutos (0, 1, 2, 3, …, 92);
◆ pombos: jaqueiras (106);
◆ relação: associamos cada jaqueira a quantidade de frutos que ela contém.

Temos 106 jaqueiras e 93 casas identificadas pelos números 0; 1; 2; 3; … ; 92. O número k associado a cada casa significa que nela serão colocadas jaqueiras que têm exatamente k frutos.
Como [tex]106 > 94 = 93 + 1[/tex], o Princípio das Casas de Pombos nos garante que existem, pelo menos, duas jaqueiras com a mesma quantidade de frutos.

Problema 4

São escolhidos cinco pontos, ao acaso, sobre a superfície de um quadrado de lado 2. Mostre que pelo menos um dos segmentos determinados por dois desses pontos tem comprimento, no máximo, igual a [tex] \sqrt{2}[/tex].
Solução:
Inicialmente, vamos dividir o quadrado em quatro quadrados de lado 1:

Com isso, façamos:

◆ casas: os quadrados menores (4);
◆ pombos: pontos (5);
◆ relação: associamos cada ponto ao quadrado a que ele pertence.

Pelo Princípio das Casas de Pombos, a superfície de um dos quadrados contém, pelo menos, dois dos cinco pontos dados.
Observe que, para cada quadrado, a distância máxima entre dois pontos sobre a sua superfície é igual ao comprimento de sua diagonal, que mede [tex] \sqrt{2}[/tex], veja:

assim, os dois pontos que estão sobre a superfície de um mesmo quadrado estão a uma distância de no máximo [tex]\sqrt{2}[/tex].
Dessa forma, dados cinco pontos, como pelo menos dois estarão em uma mesma “casa”, eles determinam um segmento de comprimento, no máximo, igual a [tex] \sqrt{2}[/tex].

Problema 5

Em uma festa de aniversário com 25 crianças, é verdade que pelo menos três delas nasceram no mesmo mês?

Problema 6

Existem duas potências de 7 cuja diferença é divisível por 2013?

Problema 7

Considere seis pontos distintos do espaço tais que não há três deles alinhados.
Cada par desses pontos é ligado por um segmento de reta e cada um desses segmentos é pintado de vermelho ou de azul.
Podemos afirmar que existe um triângulo determinado por três desses pontos cujos três lados têm a mesma cor?

Problema 8

Todos os pontos de um plano são pintados de azul ou de vermelho. É possível encontrar dois pontos da mesma cor que distam exatamente 7 cm?

Problema 9

Em um grupo de cinco cartas de baralho, pelo menos duas são do mesmo naipe?

Problema 10

Considere oito números naturais distintos, que não excedam 15. É possível garantir que, pelo menos, três pares deles têm a mesma diferença positiva?

Problema 11

Leia esta reportagem.
Podemos garantir que em Campo Grande, capital de Mato Grosso do Sul, existem, pelo menos, três pessoas com a mesma quantidade de cabelos?

Ir para a Sala de Estudos sobre Princípio das Casas de Pombos

Link permanente para este artigo: //clubes.obmep.org.br/blog/principio-das-casas-de-pombos-problemas/

Quantas pessoas devo reunir para ter certeza que duas delas pelo menos fazem aniversário no mesmo dia?

Pode ser que justamente as 366 pessoas que há no auditório cubram exatamente todos os possíveis dias de um ano sem repetição. No entanto, existe um argumento categórico. Se houver 367 pessoas no auditório, não há como fugir: pelo menos duas têm de fazer aniversário no mesmo dia.

Qual o princípio da casa dos pombos?

O princípio do pombal ou princípio da casa dos pombos é a afirmação de que se n pombos devem ser postos em m casas, e se n > m, então pelo menos uma casa irá conter mais de um pombo.

O que é o princípio das gavetas?

O princípio das gavetas afirma que deverá haver pelo menos dois objetos na mesma gaveta quando existirem mais objetos que gavetas.

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