题目内容

【题目】为一个56元集合.求最小的正整数使得对集合的任意15个子集,只要它们中间任何七个的并的元素个数均不少于,则这15个子集中一定存在三个集合,使得它们的交集非空.

【答案】41

【解析】

构造15个子集

.

.

于是,这15个子集中任何三个中必有两个是组,或者必有两个是组,三者交集均为空集.

现分析其中任何七个子集的元素个数.

任取其中七个子集,…,,…,其中,.

.

故满足题设的正整数.

下面用反证法证明满足题设.

假设存在集合的某15个子集,…,.尽管其中任何七个子集的并集不少于41个元素,但其中任何三个子集的交集均为空集,从而,每个元素至多属于两个子集.

分两种情形讨论.

(1)集合的每个元素均恰属于,…,中两个子集.

由抽屉原理,知必有一个子集(不妨设为)中至少含有表示不超过实数的最大整数)个元素.,…,组成的所有七元子集组,至少共对应个元素.

另一方面,对任一元素,若,则,…,中只有两个子集含有,于是,被计算的次数为,则,…,中只有一个子集含有,于是,被计算的次数为.

矛盾.

(2)集合可能存在一些元素至多属于子集,…,中一个子集.

在不含这些元素的子集中各找一个添入这些元素,直至集合的每个元素均恰含于子集,…,中两个子集.于是,改造过的子集,…,中的任意三个的交仍然为空集.此时,该情形已化为(1),从而,也是矛盾的.

总之,对于集合的任意15个子集,只要它们中任何七个的并的元素个数均不少于41,则这15个子集中就一定存在三个交集非空的集合.

综上,满足题设的最小正整数.

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