,容易看到
经过这样的替换后,代,因为
,
中某个元素
被含
也符合题目中的条件,并且
的另一个
的子集
,所替
中元素少于
中的元素数目有限。所以有限次替代后,总可使新的子集族中各元素含有
与
矛盾,这表明不
中的元素数目不超过3,这就看出存在符合题目条件的多于175个的
的子集形成的子集族,即这样的子集族恰有175个。
说明:这道题是一类典型问题的代表,这种问题的解法就是先构造,然后证明更多或更少不行。在证明过程中尽量把它往构造出来的方向化规。
例6:在个元素组成的集合中取
个不同的三元子集。证明:其中必有两个,它们
恰有一个公共元。
分析:证明恰有一个公共元也许挺难。那么证只有两个或零个公共元不可能是否可行呢?如果具有两个公共元的集合
与
表示为
、那么~有传递性。是否有用呢?
证明:设结论不真。则所给的3元子集要么不交,要么恰有两个公共元,如果子集与则
恰有两个公共元,则记
。设
是三个子集。可以证明如果
,
,
,于是所有给定的3元子集可以分类,使得同一类中任意两个不同子集都恰有两
个公共元。而不同类的子集不相交。于是对每个子集类,有三种可能:(1)恰含3个元素的类。(2)恰含4个元素的类。(3)至少含5个元素的类。
在(1)下,3元子集类恰由一个3元子集组成。在(2)下,子集类中至多有4个子集。
考虑(3)设
,
,则还有一个,由
,
,由,
,它包含
,有与,
。因此对子集类中任意子集
于是类中子集个数比类中元素个数少2,于是,每个类中子集个数不超过元素个数,但是题中条件子集数大于元素个数,矛盾!
说明:此题为1979年美国竞赛题。题目难度较大,应该说是应用了高等代数中的一些思想。
1.求的所有子集元素的和之和。
2.小明去买东西,现在他有10元,希望分成10包,使在商店内他能买起的东西都可
由包中的钱直接支付。
3.能否把整数集合分成3个子集,使得对每个整数,集合。
4.10名学生按下面的规则组成运动队,规则是:①每人可报名参加任何一个运动队;②每个运动队都不能完全包含于或重合于另一个运动队。问:最多几个队?每队分别多少人?
都属于不同的
参考答案
1.我们可以发现对每个数
,它出现在
个子集之中,因此所有子集中的
的和为
,那么全部元素在全部子集之中的和为。
2.利用二进制来考虑此题,小明的前9包分别有钱1分(2),10分(2),100分(2),1000分(2),10000分(2),100000分(2),1000000分(2),10000000分(2),100000000分(2),剩下一包装剩下的钱(以上数皆为二进制)就可以了。
3.不能。反证法。设存在合乎题中条件的一种分法,如果记为
,否则记为
,对
,若
和同属于一个子集,则
为好的。
都
是好的。
,
在第二组中用代替由此盾!
有这样一个结论
阶集合的子集
若满足
且
则
的最大值
,而
,故
是好的。故
即
,但,故
。
。矛
分在三个集合中则称
为,代入本题得为。
有关函数通性的试题选讲
【内容综述】
函数是数学上的一个基本而又重要的概念,在现代数学中,它几乎渗透到各个分支中。
函数的性质主要指函数的对称性、单调性和周期性。
函数图象的对称性反映了函数图象的局部与整体的关系,恰当地运用函数的对称性,往往可使问题简化。函数的奇偶性是对称性中最重要的特殊情形。
函数的单调性可用函数值的比较给出证明,利用函数的单调性,可以比较实数的大小,证明一些不等式和确定某些函数的值域及最值。
设f是D上的函数,如果存在常数T≠0,使得对每个x∈D,都有f(x+T)=f(x-T)=f(x)成立,则称f(x)为周期函数,T为f(x)的一个周期,如果f(x)的所有正周期中存在最小值小正周期。
例题分析:
,称
为周期函数f(x)的最小正周期,一般说函数的周期都是指最
例1已知函数y=f(x)(x∈R,且x≠0),对任意非零实数
,试判定f(x)的奇偶性。
都有
分析:欲判别f(x)的奇偶性,即找出f(-x)与f(x)之间的关系,可令
,为此必求出f(-1),而求f(-1),又可令
必先求出f(1),而f(1)不难求得。
,
,为此又
解令,则f(1)=2f(1),所以f(1)=0。
令,,则f(1)=f(-1)+f(-1),所以f(-1)=0。
于是,在已知等式中,以-1,x分别代替x)=f(x),故f(x)为偶函数。
,则f(-x)=f(-1)+f(x),即f(-
说明在以抽象的函数等为条件的问题中,常常先考虑x取0,-1,1等的特殊值,再利用f(0),f(±1)的值来研究函数f(x)的性质。
例2设a是大于0的实数,f(x)是定义在全体实数R上的一个实函数,并且对每一实数x满足条件:
1.试证明:函数f(x)是周期函数,也就是,存在一个实数b>0,使得对每一x都有f(x+b)=f(x)。
2.就a=1举出一个这种函数f(x)的例子,但f(x)不能是常数。分析推边探索。
这是一道探索存在性的问题,题中给出的已知条件只有唯一的一个含有a
的方程,直觉告诉我们,f(x)的周期定与a有关,于是,我们可从原方程出发,边递
解1,由有
①
②
将②代入①
但
故f(x+a)=f(x-a)
即f(x)是一个周期函数,且周期b=2a。
2.现在我们来构造一个周期为2的,满足(1)式的函数f(x),由于(1)式可化为
这使我们想到最熟悉的周期函数:正余弦,但同时应注意到2f(x)-1非负、周期
为2,所以可令
即
不难证实它的确满足条件。
说明f(x)不唯一,显然,函数也是满足条件的一个函数。
例3证明:函数证:注意到恒等式
可以表示为两个单调递增的多项式函数之差。
而函数得证。
都是单调递增的多项式函数,从而命题
说明一般地,任意实系数多项式可表示为两个单调递增的多项式函数之差。