题目内容

【题目】已知数集具有性质:对任意的 ,,使得成立.

Ⅰ)分别判断数集是否具有性质,并说明理由;

Ⅱ)求证;

Ⅲ)若,求数集中所有元素的和的最小值.

【答案】1具有2)见解析(3最小值为

【解析】试题分析

1利用性质的含义及特例可判断数集不具有性质,数集具有性质.(2数集具有性质可得

将上述不等式相加得化简得即为所求.(3及性质可得从而易知数集的元素都是整数,构造或者,此时元素和为然后再证明是最小的和.

试题解析:

∴数集不具有性质

∴数集具有性质

∵集合具有性质即对任意的 使得成立,

将上述不等式相加得

化简得

)最小值为

首先注意到,根据性质,得到

所以易知数集的元素都是整数,

构造或者,这两个集合具有性质,此时元素和为

下面,证明是最小的和.

假设数集,满足最小(存在性显然,因为满足的数集只有有限个).

第一步:首先说明集合中至少有个元素:

由()可知,

第二步:证明

,设

,为了使最小,

在集合中一定不含有元素,使得

从而

,根据性质,对,有 ,使得

显然

此时集合中至少有个不同于 的元素,

从而,矛盾,

,进而, ,且

同理可证:若,则

假设

,根据性质,有 ,使得

显然

此时集合中至少还有个不同于 的元素,

从而,矛盾,

,且

同理可证:若,则

假设

,根据性质,有 ,使得

显然

此时集合中至少还有个不同于 的元素,

从而,矛盾,

,且

至此,我们得到

根据性质,有 ,使得,我们需要考虑如下几种情形:

,此时集合中至少还需要一个大于等于的元素,才能得到元素,则

,此时集合中至少还需要一个大于的元素,才能得到元素,则

,此时集合

,此时集合

综上所述,若,则数集中所有元素的和的最小值是

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