2018 AIME I 第 9 题
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9.
求集合 中满足以下性质的四元素子集个数:子集中有两个不同元素的和为 ,并且有两个不同元素的和为 。例如, 和 是两个这样的子集。
Find the number of four-element subsets of with the property that two distinct elements of the subset have a sum of and two distinct elements of the subset have a sum of For example, and are two such subsets.
答案:210
解答:
两个不同元素和为 的数对为 (七对),和为 的数对为 (八对)。先数同时含有一个 -数对和一个不相交的 -数对的子集。在 种配对组合中,共用某个元素 的组合要求 、、 都有效;这发生在 中除 和 。 以外的 个值上。没有四元素集合会来自两个不同的不相交组合 (第二种分解会迫使一个 -数对与一个 -数对重合),所以此类给出 个子集。
在其余子集中,每个 -数对都与每个 -数对相交,因此某个中心 使 与 都在子集中。可能的中心有 个 (,且 ),第四个元素可为其余 个数中的任意一个, 得到 个中心-子集计数。恰有 个子集有两个中心并被数了两次: 、、、、 、。此类给出 个子集,且其中没有包含不相交数对的子集。
总数为 。
The pairs of distinct elements summing to are (seven pairs), and those summing to are (eight pairs). First count subsets containing a -pair and a -pair that are disjoint. Of the combinations, the ones sharing an element require and all to be valid, which happens for the values other than and No four-element set arises from two different disjoint combinations (a second decomposition would force a -pair to coincide with a -pair), so this case gives subsets.
In the remaining subsets every -pair meets every -pair, so some center has both and in the subset. There are possible centers ( with ), and the fourth element can be any of the remaining numbers, giving center–subset counts. Exactly subsets admit two centers and are counted twice: and This case gives subsets, none of which contain disjoint pairs.
The total is
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