题目内容
[必做题]
已知整数n≥4,集合M={1,2,3,…n}的所有3个元素的子集记为A1,A2,…,AC.
(1)当n=5时,求集合A1,A2,…,AC中所有元素之和;
(2)设mi为Ai中的最小元素,设pn=m1+m2+…+mc,试求pn(用n表示).
已知整数n≥4,集合M={1,2,3,…n}的所有3个元素的子集记为A1,A2,…,AC.
(1)当n=5时,求集合A1,A2,…,AC中所有元素之和;
(2)设mi为Ai中的最小元素,设pn=m1+m2+…+mc,试求pn(用n表示).
分析:(1)由题意可知集合A中的元素,组成集合A的子集的元素,出现的概率相等,求出每个元素出现的次数,即可求出所有元素的和.
(2)若mi为Ai中的最小元素,则应有1≤mi≤n-2,mi∈Z,若1为某个子集的最小元素,则这样的子集个数2为某个子集的最小元素,则这个集合中,必不再有1,另外两元素取自剩余的n-2个数字中,有
个,…,以n-2为最小元素的子集有
个,利用组合数性质可求
(2)若mi为Ai中的最小元素,则应有1≤mi≤n-2,mi∈Z,若1为某个子集的最小元素,则这样的子集个数2为某个子集的最小元素,则这个集合中,必不再有1,另外两元素取自剩余的n-2个数字中,有
C | 2 n-2 |
C | 2 2 |
解答:解:(1)当n=5时,含元素1的子集中,必有除1以外的两个数字,两个数字的选法有个,所以含有数字1的几何有6个.同理含2,3,4,5的子集也各有6个,
于是所求元素之和为(1+2+3+4+5)×15=90
(2)证明:不难得到1≤mi≤n-2,mi∈Z,并且以1为最小元素的子集有个,以2为最小元素的子集有
个,以3为最小元素的子集有
,…以n-2为最小元素的子集有
个
∴pn=m1+m2+…+mc=1×
+2
+…+(n-2)
=(n-2)
+(n-3)
+…+
=
+(n-3)(
+
)+(n-4)
+…+
=
+(n-3)(
+
)+(n-4)
+…
=
+
+(n-3)(
+
)+…+
=
+
+(n-4)
+…+
=
+
+
+…+
=
于是所求元素之和为(1+2+3+4+5)×15=90
(2)证明:不难得到1≤mi≤n-2,mi∈Z,并且以1为最小元素的子集有个,以2为最小元素的子集有
C | 2 n-2 |
C | 2 n-3 |
C | 2 2 |
∴pn=m1+m2+…+mc=1×
C | 2 n-1 |
C | 2 n-2 |
C | 2 2 |
=(n-2)
C | 2 2 |
C | 2 3 |
C | 2 n-1 |
=
C | 2 2 |
C | 2 2 |
C | 2 3 |
C | 2 4 |
C | 2 n-1 |
=
C | 2 2 |
C | 3 3 |
C | 2 3 |
C | 2 4 |
+C | 2 n-1 |
=
C | 2 2 |
C | 3 4 |
C | 2 4 |
C | 3 4 |
C | 2 n-1 |
=
C | 2 2 |
C | 3 4 |
C | 3 5 |
C | 2 n-1 |
=
C | 4 4 |
C | 3 4 |
C | 3 5 |
C | 3 n |
C | 4 n+1 |
点评:本题考查了子集的概念,组合的概念及性质,分类讨论的思想方法,考查推理、计算能力.两题中得出含有相关数字出现的次数是关键.
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