2023 AIME II 第 11 题
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11.
求由 的 个不同子集组成的集合族的个数,使得集合族中任意两个子集 和 都满足 。
Find the number of collections of distinct subsets of with the property that for any two subsets and in the collection,
答案:81
解答:
这 个子集分成 对互补子集 ,任何集合族都不能同时包含一对中的两个集合 (它们不相交)。一个包含 个两两相交子集的集合族因此必须从每对互补子集中恰好选一个;特别地,它包含 ,且不包含 。
如果选了某个单元素集 ,那么每个成员都必须与 相交,也就是都包含 。每对互补子集中恰好有一个集合包含 ,所以集合族必须正好是所有包含 的 个子集;这给出 个集合族。否则没有单元素集被选中,因此全部五个 元子集都在集合族中。 元集合的任意两个 元子集相交;一个 元子集只与它的补集不相交;一个被选中的 元子集和一个被选中的 元子集只有在互为补集时才不相交,而这种情况不可能同时被选中。所以剩下的唯一条件是,被选中的 元子集两两相交。
将 元子集看作 的边。两两相交的边集要么所有边都经过同一个公共顶点,要么是一个三角形。 这样的边族数为:空族( 个)、三角形( 个)、以及一个星形中的非空边族, 个(减去被两个端点都计数到的 条单边)。总共是 个集合族,因此总数为 。
The subsets split into complementary pairs and no collection can contain both members of a pair (they are disjoint). A collection of pairwise-intersecting subsets must therefore contain exactly one member of every pair; in particular it contains and not
If some singleton is chosen, every member must meet i.e. contain Exactly one set in each complementary pair contains so the collection must be exactly the subsets containing this gives collections. Otherwise no singleton is chosen, so all five -element sets are in the collection. Any two -element subsets of a -element set intersect, a -element set is disjoint only from its complement, and a chosen -element set and a chosen -element set are disjoint only if they are complements, which cannot both be chosen. So the only remaining condition is that the chosen -element sets pairwise intersect.
Viewing -element sets as edges of a pairwise-intersecting collection of edges either has all edges through one common vertex or is a triangle. The number of such edge families is: the empty family (), triangles (), and nonempty families within a star, (subtracting the single edges counted at both endpoints). That is collections, for a total of
其他年份的第 11 题
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