题目
设非空集合,当Q中所有元素和为偶数时(集合为单元素时,和为元素本身),称Q是M的偶子集。若集合 ,求偶子集Q的个数?
导引
集合 求偶子集Q的个数?
通过题目,我们关注哪些基础能力?
- 整体分析,自由而无用的思考 如果直接求,就是普通的计数问题 但,我们去想:“这个M的所有子集,是一个怎样的情况” 对所有子集做分析,在没有结果之前,不能预期对解题是否有什么帮助;甚至,我们无法预期要对整个子集分析些什么。只能在分析中,找到一些隐含信息,然后再看这些信息,有什么价值。这类分析,是自由的,没有谁规定一定要做;这些分析,起步也是“无用”的,看不到价值。然而,我们的一些解题方法,就来自于这些自由而无用的分析。进一步,对数学、对数学知识的深入理解,常常也是来自于这类分析。
- “一一对应” 这个思想简单,所以有可能不被重视。从而理解不深,用不好。 数学里的道理,常用的、广泛应用的,都是简单的。 数学的难,就难在不会面对简单的道理。 一学就会,一用就废。根源在于,道理,不是用来学的;是要在实践中体会。以解题为基础,以思考为本。在实际解题中体会的道理,在实际解题中用过的道理,才算“会”。听说过、知道、明白、懂,都统统不叫会。
- 奇偶性分析、加乘原理 小学阶段的拓展内容 当不清楚小学为什么要拓展时,当不清楚所谓“数学基础”是什么时,这是一个例子。 我们深入思考的每一个问题 都算数 都会在将来的解题中带来回报
- ※ 99%和1% 这是对初等数学问题一个有用的基础理解 数学,在现实中解决一个问题的99%,即:规律性的,有逻辑的部分 现实问题中1%,需要靠“苦力”去解决,即:最原始的分析 本题,奇偶性、一一对应,解决了最主要的数量分析;但最后,空集的影响,加一减一,这点要实际去分析。 此类情况,在初等数学里屡见不鲜。
- 总结 对“偶子集”个数的总结,又是一个 自由而无用 的处理 将来也许用得到,也许用不到;用得到,也未必记得起。 但,依然意义非凡。 因为抽象能力在提升,对问题的理解不断深入,结论会遗忘,但相关思考方式、分析方式会留下来。再碰到类似问题时,有没有这个总结,差异很大。
解答
解法1 - 整体分析+一一对应思想
- M={1,2,3,4,5,6,7}所有子集的个数:
- 将128个子集按如下方法,分成64对 任取一个子集合A,如果,定义 任取一个子集合A,如果,定义 A、B组成一对
- 任意一对A-B中,必然一个偶子集,一个奇子集
- 故,偶子集个数=64 考虑到不包括空集,64-1=63
解法2 - 整体分析+一一对应思想
- 分析:若A为M子集,则A的补集B也是M的子集 即:M=A+B
- 分析:考虑到 1+2+…+7=28 故:若A为偶子集,则B也是偶子集;否则同时为奇子集
- 在所有的分割方法中 若A-B是两个偶子集,那么“1”必然属于A、B中的某一个 将“1”在A、B间移动一下,则A、B变成两个奇子集 故:分割成2个偶子集和分割成2个奇子集,是一一对应的
- 故:偶子集个数=奇子集个数=128/2=64 考虑到不包括空集,64-1=63
解法3 - 直接求解,分步乘法
- 考虑到
- 从 取任意子集,都不影响奇偶性,有种取法
- 从 取元素个数为偶数的子集,共:
- 故,一种8×8=64种 考虑到不包括空集,64-1=63
解法4 - 直接求解,分类加法
- 取1个元素时,有3种符合条件
- 取2个元素时,3(含1)+2(含2)+2(含3)+1(含4)+1(含5)+0(含6)+0(含7)=9种符合条件
- 取3个元素时,… ,有点复杂
- …
- 这个方法很麻烦
空集的定理
- 题目把空集排除在外,最后结果-1 不要主要的努力有了,缺死在不起眼的最后一步
- 但,如果考虑空集,该怎么搬? 从 逻辑统一的角度,空集的元素的和=0,比较合理 对应1+27=28 对应2+26=28 因此: 对应0+28=28 空集的元素和定义为“0”是合理的
题目推论
若集合M,至少包含一个奇数,则, 若集合M,元素全部为偶数,则
解析
附注
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