每日一题[1062] P 子集

已知集合 A(n)={k1k3n12,kN},

其中n2 且 nN.若存在非空集合 S1,S2,,Sn,使得 A(n)=S1S2Sn,且 SiSj=1i<jn),并对任意 x,ySii=1,2,,n),x>y,都有 xySi,则称集合 A(n) 具有性质 PSii=1,2,,n)称为集合 A(n) 的 P 子集.
(1)试说明集合 A(2) 具有性质 P,并写出相应的 P 子集 S1,S2
(2)若集合 A(n) 具有性质 P,集合 T 是集合 A(n) 的一个 P 子集,设 T={s+3nsT},求证:任意 x,yTTx>y,都有 xyTT
(3)求证:对任意正整数 n2,集合 A(n) 具有性质 P


分析与解 (1)取 S1={1,4}S2={2,3} 即可.
(2)情形一 x,yT,则 xyT,且xy3n121<3n,
于是 xyT,符合题意.
情形二 x,yT,则 x3n,y3nT,于是xy=(x3n)(y3n)T,
xy=(x3n)(y3n)3n121<3n,
所以 xyT,符合题意.
情形三 xTyT,则xy(3n+1)3n12>3n12,
于是 xyT,而 x3nT,于是(x3n)yT,
进而xy=(x3n)y+3nT,
符合题意.
综上所述,命题得证.
(3)对 n 进行数学归纳.
由第 (1) 小题结果,当 n=2 时,集合 A(n) 具有性质 P
假设当 n=kkNk2)时,集合 A(n) 具有性质 P,且此时对应的集合为M1,M2,,Mk.
则当 n=k+1 时,构造Mi={s+3ksMi},i=1,2,,k
N1=M1M1,N2=M2M2,,Nk=MkMk,Nk+1=A(k+1)ki=1Nk={3k12+1,3k12+2,,3k}
则根据第 (2) 小题的结果,对任意 x,yNii=1,2,,k),x>y,都有 xyNi.而对任意 x,yNk+1x>y,都有xy3k(3k12+1)=3k12<3k12+1,
于是 xyNk+1

因此当 n=k+1 时集合 A(n) 仍然具有性质 P
综上所述,原命题得证.
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