第一讲 元素与集合(4)

2019-08-31 00:11

集与偶子集个数相等,故均为个.

(2)设an(bn)表示Sn中全体奇(偶)子集容量之和. 若n(≥3)是奇数,则Sn的奇子集由如下两类:(1)Sn-1的奇子集;(2)Sn-1的偶子集与集{n}的并,于是得

an=an-1+(bn-1+n·2n-2),①

又Sn的偶子集可由Sn-1的偶子集和Sn-1的奇子集与{n}的并构成,所以 bn = bn-1+(an-1+n·2n-2),② 由①,②,便得an= bn.

若n(≥4)是偶数,同上可知 an=an-1+(an-1+n·2n-2), bn = bn-1+(bn-1+n·2n-2),

由于n-1是奇数,由上面已证an-1= bn-1,从而an = bn. 综上即知,an = bn,n=3,4?

(3)由于Sn的每一个元素均在2n-1个Sn的子集中出现,所以,Sn的所有子集容量之和为2n-1(1+2+?+n)=2n-2n(n+1). 又由(2)知,an=bn,所以

说明(2)的证明中,建立了递推关系.这也是解决“计数”问题的一个有效方法.

例4、设A是集合S={1,2,…1000000}的一个恰有101个元素的子集.证明:在S中存在数t1,t2,…t100,使得集合

际数学奥林匹克试题)

[分析及答案]

证明:考虑集合D={x-y|x,y∈A},则

,设

,则a=x+ti,a=y+tj,其中x,y∈A,则ti-tj=y-x∈D.

中,每两个的交集为空集.(2003年国

若ti-tj∈D,即存在x,y∈A,使得ti-tj=y-x,从而x+ti= y+tj,即所以,

的充要条件是ti-tj∈D.于是,我们只需在集合S中取出100个元素,使得

其中任意两个差都不属于D.

下面用递推方法来取出这100个元素.

先在S中任取一个元素t1,再从S中取一个t2,使得

这是因为取定t1

后,至多有10101个S中的元素不能作为t2,从而在S中存在这样的t2.若已有k(≤99)个S中的元素t1,t2,?,tk满足要求,再取tk+1,使得t1,?,tk都不属于tk+1+D={ tk+1+x|x∈D},这是因为t1,t2,?,tk取定后,至多有10101k≤999999个S中的数不能作为tk+1,故在S中存在满足条件tk+1.所以,在S中存在t1,t2,?,t100,其中任意两个的差都不属于D.

综上所术,命题得证.

说明:条件|S|=106可以改小一些.一般地,我们有如下更强的结论: 若A是S={1,2,?,n}的k元子集,m为正整数,满足条件n>(m-1)t1,?,tm,使Aj={x+tj|x∈A},j=1,?m中任意两个的交集为空集.

例5、求函数解答:由题设可得x2-3x+2=y2-2xy+x2, 即(2y-3)x=y2-2.

的值域.(2001年全国高中数学联赛试题)

,所以

则存在S中的元素

由上式知由

故x0≤1,于是

综上,所求的函数的值域为

说明:我们先求出了y的范围,这是不是函数的值域呢?第二部分说明了对于

中的任意一个数y0,总存在一个x0,使得,这就证明了

函数的值域是


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