问题 解答题

已知集合A={1,2,3,…,2n}(n∈N*),对于A的一个子集S,若存在不大于n的正整数m,使得对S中的任意一对元素s1,s2,都有|s1-s2|≠m,则称S具有性质P,

(1)当n=10时,试判断集合B={x∈A|x>9}和C={x∈A|x=3k-1,k∈N*}是否具有性质P?并说明理由;

(2)当n=1 000时,

①若集合S具有性质P,那么集合T={2001-x|x∈S}是否一定具有性质P?并说明理由;

②若集合S具有性质P,求集合S中元素个数的最大值。

答案

解:(1)当n=10时,集合A={1,2,3,…,19,20},

B={x∈A|x>9}={10,11,12,…,19,20}不具有性质P.

因为对任意不大于10的正整数m,都可以找到该集合中两个元素b1=10与b2=10+m,使得|b1-b2|=m成立。

集合C={x∈A|x=3k-1,k∈N*}具有性质P.

因为可取m=1<10,对于该集合中任意一对元素c1=3k1-1,c2=3k2-1,k1,k2∈N*,

都有|c1-c2|=3|k1-k2|≠1。

(2)当n=1000时,则A={1,2,3,…,1999,2 000},

①若集合S具有性质P,那么集合T={2001-x|x∈S}一定具有性质P.

首先因为T={2 001-x|x∈S},任取t=2001-x0∈T,其中x0∈S,

因为SA,所以x0∈{1,2,3,…,2 000},

从而1≤2 001-x0≤2000,即t∈A,所以TA.

由S具有性质P,可知存在不大于1000的正整数m,

使得对S中的任意一对元素s1,s2,都有|s1-s2|≠m,

对于上述正整数m,从集合T={2001-x|x∈S}中任取一对元素t1=2001-x1,t2=2001-x2,其中x1,x2∈S, 则有|t1-t2|=|x1-x2|≠m,所以集合T= {200-x|x∈S}具有性质P。

②设集合S有k个元素,由第①问知,若集合S具有性质P,那么集合T={2001-x|x∈S} 一定具有性质P.

任给x∈S,1≤x≤2 000,则x与2001-x中必有一个不超过1 000,

所以集合S与T中必有一个集合中至少存在一半元素不超过1 000,

不妨设S中有个元素b1,b2,…,bt不超过1 000,

由集合S具有性质P,可知存在正整数m≤1000,使得对S中任意两个元素s1,s2,都有|s1-s2|≠m,

所以一定有b1+m,b2+m,…,bt+mS,

又bi+m≤1 000 +1 000=2 000,故b1+m,b2+m,…,bt+m∈A,

即集合A中至少有t个元素不在子集S中,

因此,所以,得k≤1 333,

当S={1,2,…,665 ,666,1 334,…,1 999,2 000}时,

取m=667,则易知对集合S中任意两个元素y1,y2,都有|y1-y2|≠667,即集合S具有性质P,

而此时集合S中有1 333个元素,

因此集合S的元素个数的最大值是1 333。

选择题
单项选择题