高级中学数学竞赛讲义0集合与简单逻辑(3)
发布时间:2021-06-05
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【解】(1)集合I可划分为三个不相交的子集;A\B,B\A,中的每个元素恰属于其中一个子集,10个元素共有310种可能,每一种可能确定一个满足条件的集合对,所以集合对有310个。
(2)I的子集分三类:空集,非空真子集,集合I本身,确定一个子集分十步,第一步,1或者属于该子集或者不属于,有两种;第二步,2也有两种,…,第10步,0也有两种,由乘法原理,子集共有个,非空真子集有1022个。
5.配对方法。
例5 给定集合的个子集:,满足任何两个子集的交集非空,并且再添加I的任何一个其他子集后将不再具有该性质,求的值。
【解】将I的子集作如下配对:每个子集和它的补集为一对,共得对,每一对不能同在这个子集中,因此,;其次,每一对中必有一个在这个子集中出现,否则,若有一对子集未出现,设为C 1A与A,并设,则,从而可以在个子集中再添加,与已知矛盾,所以。综上,。
6.竞赛常用方法与例题。
定理4 容斥原理: 用表示集合A的元素个数,则
,此结论可以推广到个集合的情况,即
定义8 集合的划分:若,且,则这些子集的全集叫I的一个-划分。
定理5 最小数原理:自然数集的任何非空子集必有最小数。
定理6 抽屉原理:将个元素放入个抽屉,必有一个抽屉放有不少于个元素,也必有一个抽屉放有不多于个元素;将无穷多个元素放入个抽屉必有一个抽屉放有无穷多个元素。
例6 求1,2,3,…,100中不能被2,3,5整除的数的个数。
【解】记,
,由容斥原理,
,所以不能被2,3,5整除的数有
个。
例7 S是集合{1,2,…,2004}的子集,S中的任意两个数的差不等于4或7,问S中最多含有多少个元素?
【解】将任意连续的11个整数排成一圈如右图所示。由题目条件可知每相邻两个数至多有一个属