集合思想的运用典型例题:例1.(年江苏省10分)设集合,.记为同时满足下列条件的集合的个数:①;②若,则;③若,则。(1)求;(2)求的解析式(用表示).【答案】解:(1)当时,符合条件的集合为:,∴=4。(2)任取偶数,将除以2,若商仍为偶数.再除以2,···经过次以后.商必为奇数.此时记商为。于是,其中为奇数。由条件知.若则为偶数;若,则为奇数。于是是否属于,由是否属于确定。设是中所有奇数的集合.因此等于的子集个数。当为偶数〔或奇数)时,中奇数的个数是()。∴。【考点】集合的概念和运算,计数原理。【解析】(1)找出时,符合条件的集合个数即可。(2)由题设,根据计数原理进行求解。例2.(年上海市理18分)对于数集,其中,,定义向量集.若对于任意,存在,使得,则称X具有性质P.例如具有性质P.(1)若>2,且,求的值;(4分(2)若X具有性质P,求证:1X,且当n>1时,1=1;(6分)(3)若X具有性质P,且1=1,(为常数),求有穷数列的通项公式.(8分)【答案】解:(1)选取,则Y中与垂直的元素必有形式。∴,从而=4。(2)证明:取,设满足。由得,∴、异号。 -1是X中唯一的负数,所以、中之一为-1,另一为1。故1X。假设,其中,则。选取,并设满足,即。则、异号,从而、之中恰有一个为-1。若=-1,则,矛盾;若=-1,则,矛盾.∴=1。(3)猜测,i=1,2,…,。记,=2,3,…,。先证明:若具有性质P,则也具有性质P。任取,、.当、中出现-1时,显然有满足。当且时,、≥1。 具有性质P,∴有,、,使得。从而和中有一个是-1,不妨设=-1,假设且,则。由,得,与矛盾。∴,从而也具有性质P。现用数学归纳法证明:,i=1,2,…,。当=2时,结论显然成立。假设时,有性质P,则,i=1,2,…,;则当时,若有性质P,则也有性质P,所以。取,并设满足,即。由此可得与中有且只有一个为-1。若,则,所以,这不可能;∴,,又,所以。综上所述,,i=1,2,…,。【考点】数集、集合的基本性质、元素与集合的关系,数学归纳法和反证法的应用。【解析】(1)根据题设直接求解。(2)用反证法给予证明。(3)根据题设,先用反证法证明:若具有性质P,则也具有性质P,再用数学归纳法证明猜测,i=1,2,…,。例3.(年北京市理13分)设A是由m×n个实数组成的m行n列的数表,满足:每个数的绝对值不大于1,且所有数的和为零,记s(m,n)为所有这样的数表构成的集合。对于A∈S(m,n),记Ri(A)为A的第ⅰ行各数之和(1≤ⅰ≤m),Cj(A)为A的第j列各数之和(1≤j≤n);记K(A)为∣R1(A)∣,∣R2(A)∣,…,∣Rm(A)∣,∣C1(A)∣,∣C2(A)∣,…,∣Cn(A)∣中的最小值。(1)对如下数表A,求的值;11-0.80.1-0.3-1(2)设数表A∈S(2,3)形如11cab-1求的最大值;(3)给定正整数t,对于所有的A∈S(2,2t+1),求的最大值。【答案】解:(1)由题意可知,∴。(2)先用反证法证明:若,则,∴(无解)。同理可知。∴。由题设所有数和为0,即,∴,解得,与题设矛盾。∴。易知当时,存在。∴的最大值为1。(3)的最大值为。首先构造满足的:,。经计算知,中每个元素的绝对值都小于1,所有元素之和为0,且,,。下面证明是最大值。若不然,则存在一个数表A∈S(2,2t+1),使得。由的定义知的每一列两个数之和的绝对值都不小于,而两个绝对值不超过1的数的和,其绝对值不超过2,故的每一列两个数之和的绝对值都在区间中.由于,故的每一列两个数符号均与列和的符号相同,且绝对值均不小于。设中有列的列和为正,有列的列和为负,由对称性不妨设,则。另外,由对称性不妨设的第一行行和为正,第二行行和为负。考虑的第一行,由前面结论知的第一行有不超过个正数和不少于个负数,每个正数的绝对值不超过1(即每个正数均不超过1),每个负数的绝对值不小于(即每个负数均不超过)。因此,故的第一行行和的绝对值小于,与假设矛盾。因此的最大值为。【考点】逻辑推理,反证法的应用。【解析】(1)根据ri(A)为A的第i行各数之和(i=1,2),cj(A)为A的第j列各数之和(j=1,2,3);求出|r1(A)|,|r2(A)|,|c1(A)|,|c2(A)|,|c3(A)|中的最小值可即为所求...