一道高中数学题,有关集合的
首先你得知道集合的这个关系式:
n(X)=2^|X|;
那么A、B、C的关系就可作如下转化:
n(A)+n(B)+n(C)=n(A∪B∪C);
2^|A|+2^|B|+2^|C|=2^|A∪B∪C|;
将条件|A|=|B|=100代入上式,得:
2^100+2^100+2^|C|=2^101+2^|C|=2^|A∪B∪C|;
现在就得用到幂运算的性质了:
上式中集合的元素个数肯定是整数;
而【2个底数为2的整数次幂相加,结果是另一个底数为2的整数次幂】;
这样的等式只有一种可能:
【两个加数的次幂相等】;
即:|C|=101;此时,有:
2^101+2^101=2^102=2^|A∪B∪C|;
所以:|A∪B∪C|=102;
下面就是集合的并、交问题了:
首先A、B、C至少两两相交,否则A∪B∪C的元素肯定超过102个;不妨先考虑A、B两个集合:已知A、B各含100个元素,那么我们就可以求出它们的“交集”与“并集”的元素个数的关系了:
|A∪B|=|A|+|B|-|A∩B|=200-|A∩B|;
还有它们的取值范围:
0≤|A∩B|≤100;
100≤|A∪B|≤200;
本题中:
|A∪B|≤102;
所以:
|A∩B|的范围就被限定为:100,99,98这3个值;
再把C加进来就行了;对C的要求就是:
|A∪B∪C|=102;————————————————①
可分别讨论:
(1)|A∩B|=100;此时|A∪B|=100;根据①可知:
C必然恰好有2个元素不在A∪B中,有99个在A∪B中;
而此时A∪B=A∩B,即:A∪B中的【100】个元素全都在A∩B中,那么:C中的那【99】个元素,必然全都在A∩B中;所以:
|A∩B∩C|=99;
(2)|A∩B|=99;此时|A∪B|=101;根据①可知:
C必然恰好有1个元素不在A∪B中,有100个元素在A∪B中;
在A∪B中,有【99】个在A∩B中,有【2】个不在其中;那么:C的这【100】个元素,在分配到A∪B中时,根据有多少个分到A∩B中就有多种可能:
99+1:|A∩B∩C|=99;
98+2:|A∩B∩C|=98;
(3)|A∩B|=98;此时|A∪B|=102;根据①可知:
C的101元素必然全部都在A∪B中;
而在A∪B中,有【98】个在A∩B中,有【4】个不在其中;同(2):C的这【101】个元素,也有多种可能:
98+3:|A∩B∩C|=98;
97+4:|A∩B∩C|=97;
综合(1)、(2)、(3)可得|A∩B∩C|的最小值为:97。
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