题目内容

【题目】A1A2Am为集合A{12n}n≥2nN*)的子集,且满足两个条件:

A1A2AmA

②对任意的{xy}A,至少存在一个i{123m},使Ai∩{xy}{x}{y}.则称集合组A1A2Am具有性质P

如图,作nm列数表,定义数表中的第k行第l列的数为akl

a11

a12

a1m

a21

a22

a2m

an1

an2

anm

1)当n4时,判断下列两个集合组是否具有性质P,如果是请画出所对应的表格,如果不是请说明理由;

集合组1A1{13}A2{23}A3{4}

集合组2A1{234}A2{23}A3{14}

2)当n7时,若集合组A1A2A3具有性质P,请先画出所对应的73列的一个数表,再依此表格分别写出集合A1A2A3

3)当n100时,集合组A1A2At是具有性质P且所含集合个数最小的集合组,求t的值及|A1|+|A2|+…|At|的最小值.(其中|Ai|表示集合Ai所含元素的个数)

【答案】1集合组1具有性质P,集合组2不具有性质P,理由见解析;(2)图见解析,A1{3457}A2{2467}A3{1567};(3304

【解析】

1)根据题意检验两个集合组是否满足性质即可;

2)一共7行对应1,2,3,4,5,6,7,七个数,其中每列的10代表这个集合里面有或者无对应的数,要求每行必须有1,任意两个数至少有一列只出现一个;

3)条件①可知数表M中任意一行不全为0,由条件②可得数表M中任意两行不完全相同,结合排列组合知识求解.

1)集合组1具有性质P

所对应的数表为:

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

集合组2不具有性质P

因为存在{23}{1234},有{23}∩A1{23}{23}∩A2{23}{23}∩A3

与对任意的{xy}A,都至少存在一个i{123},有Ai∩{xy}{x}{y}矛盾,

所以集合组A1{234}A2{23}A3{14}不具有性质P

2

A1{3457}A2{2467}A3{1567}

(注:表格中的7行可以交换得到不同的表格,它们所对应的集合组也不同)

3)设A1A2At所对应的数表为数表M

因为集合组A1A2At为具有性质P的集合组,所以集合组A1A2At满足条件①和②,

由条件①:A1A2AtA,可得对任意xA,都存在i{123t}xAi

所以axi1,即第x行不全为0,所以由条件①可知数表M中任意一行不全为0.

由条件②知,对任意的{xy}A,都至少存在一个i{123t},使Ai∩{xy}{x}{y},所以axiayi一定是一个1一个0,即第x行与第y行的第i列的两个数一定不同.

所以由条件②可得数表M中任意两行不完全相同.

因为由01所构成的t元有序数组共有2t个,去掉全是0t元有序数组,共有2t1个,又因数表M中任意两行都不完全相同,所以100≤2t1,所以t≥7

t7时,由01所构成的7元有序数组共有128个,去掉全是0的数组,共127个,选择其中的100个数组构造1007列数表,则数表对应的集合组满足条件①②,即具有性质P.所以t7

因为|A1|+|A2|+…+|At|等于表格中数字1的个数,

所以,要使|A1|+|A2|+…+|At|取得最小值,只需使表中1的个数尽可能少,

t7时,在数表M中,1的个数为1的行最多7行;1的个数为2的行最多C7221行;1的个数为3的行最多C7335行;1的个数为4的行最多C7435行;

因为上述共有98行,所以还有2行各有51

所以此时表格中最少有7+2×21+3×35+4×35+5×23041.所以|A1|+|A2|+…+|At|的最小值为304

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