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  • 已知集合A={a1,a2,…,ak(k≥2)},其中ai∈Z(i=1,2,…,k),由A中的元素構(gòu)成兩個相應的集合:S={(a,b)|a∈A,b∈A,a+b∈A},T={(a,b)|a∈A,b∈A,a-b∈A}.其中(a,b)是有序數(shù)對

    已知集合A={a1,a2,…,ak(k≥2)},其中ai∈Z(i=1,2,…,k),由A中的元素構(gòu)成兩個相應的集合:S={(a,b)|a∈A,b∈A,a+b∈A},T={(a,b)|a∈A,b∈A,a-b∈A}.其中(a,b)是有序數(shù)對,集合S和T中的元素個數(shù)分別為m和n.若對于任意的a∈A,總有-a?A,則稱集合A具有性質(zhì)P.
    (Ⅰ)檢驗集合{0,1,2,3}與{-1,2,3}是否具有性質(zhì)P并對其中具有性質(zhì)P的集合,寫出相應的集合S和T;
    (Ⅱ)對任何具有性質(zhì)P的集合A,證明:n≤
    k(k?1)
    2

    (Ⅲ)判斷m和n的大小關(guān)系,并證明你的結(jié)論.
    數(shù)學人氣:281 ℃時間:2020-02-01 09:49:46
    優(yōu)質(zhì)解答
    (I)集合{0,1,2,3}不具有性質(zhì)P.
    集合{-1,2,3}具有性質(zhì)P,其相應的集合S和T是
    S=(-1,3),(3,-1),T=(2,-1),(2,3).
    (II)證明:首先,由A中元素構(gòu)成的有序數(shù)對(ai,aj)共有k2個.
    因為0?A,所以(ai,ai)?T(i=1,2,k);
    又因為當a∈A時,-a?A時,-a?A,
    所以當(ai,aj)∈T時,(aj,ai)?T(i,j=1,2,k).
    從而,集合T中元素的個數(shù)最多為
    1
    2
    (k2?k)=
    k(k?1)
    2
    ,
    n≤
    k(k?1)
    2

    (III)m=n,證明如下:
    (1)對于(a,b)∈S,根據(jù)定義,
    a∈A,b∈A,且a+b∈A,從而(a+b,b)∈T.
    如果(a,b)與(c,d)是S的不同元素,
    那么a=c與b=d中至少有一個不成立,
    從而a+b=c+d與b=d中也至少有一個不成立.
    故(a+b,b)與(c+d,d)也是T的不同元素.
    可見,S中元素的個數(shù)不多于T中元素的個數(shù),即m≤n,
    (2)對于(a,b)∈T,根據(jù)定義,a∈A,b∈A,
    且a-b∈A,從而(a-b,b)∈S.
    如果(a,b)與(c,d)是T的不同元素,
    那么a=c與b=d中至少有一個不成立,
    從而a-b=c-d與b=d中也至少有一個不成立,
    故(a-b,b)與(c-d,d)也是S的不同元素.
    可見,T中元素的個數(shù)不多于S中元素的個數(shù),即n≤m,
    由(1)(2)可知,m=n.
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