n+1 ≫ n
집합론 · 개념 허브

비둘기집 원리

Pigeonhole Principle

AD 183419세기 독일 (디리클레)

개념

"n+1마리 비둘기를 n개 둥지에 넣으면 적어도 한 둥지에 두 마리가 들어간다." 자명해 보여도 유한 그래프 색칠, 램지 이론, 디리클레 근사의 핵심 도구.

한 호흡으로 이해하기

"서울 시민 1000만 명 중 머리카락 수가 정확히 같은 두 사람이 반드시 있다." (사람 머리카락 < 100만 가닥). 한 줄 원리가 국제수학올림피아드의 단골 무기이고, 램지 이론("어떤 큰 패턴이라도 더 큰 구조 안에 반드시 있다")의 출발점.

한눈에 보기

상황

비둘기집

비둘기

결론

1년에 367명 모임

366일

367명

같은 생일이 있다

서울 시민 1000만

머리카락 수 < 100만

1000만

머리카락 수 정확히 같은 두 사람

8 카드 손에 5장

4가지 무늬

5장

같은 무늬 적어도 2장

n+1마리 비둘기

n개의 둥지

n+1

어떤 둥지에 ≥ 2마리

압축 알고리즘

출력 길이 < 입력 가능 수

입력 모음

손실 없는 일반 압축은 불가능

"많이 보이지 않는 원리가 가장 강력한 도구가 된다" — 디리클레가 무리수 근사에 처음 사용. 램지 이론의 출발점.

핵심 식

A>B    f:AB (injective)|A| > |B| \;\Rightarrow\; \nexists\, f: A \hookrightarrow B \text{ (injective)}

|A| > |B| ⟹ 단사 함수 없음

오늘날의 응용

해시 충돌 보장, 압축 한계 증명, 알고리즘 하한.

MathVoyage 너머로

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