、(35分)設集合Sn={1,2,L,n}.若X是Sn的子集,把X中所有數的和稱為X的“容量”(規定空集的容量為0),若X的容量為奇(偶)數,則稱X為的奇(偶)子集. 1.求證Sn的奇子集與偶子集個數相等. 2.求證:當n≥3時,Sn的所有奇子集的容量之和等于所有偶子集的容量之和. 3.當n≥3時,求Sn的所有奇子集的容量之和.
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Sn={1,2,…,n},Pn={ X,X為Sn的子集}1)歸納法。ⅰ。n=1, S1為奇子集,空集為偶子集。命題成立。ⅱ。設。n=k,Sk的奇子集與偶子集個數相等.則S(k+1)=Sk∪{ k+1},P(k+1)= Pk∪{ X∪{ k+1},X為Sk的子集},由歸納法的假設得Pk中的奇子集與偶子集個數相等,而{ X∪{ k+1},X為Sk的子集}中的X1∪{ k+1},X2∪{ k+1},X1,X2為Sk的子集,且X1,X2的奇偶性不同,則X1∪{ k+1},X2∪{ k+1}的奇偶性也不同,所以{ X∪{ k+1},X為Sk的子集}的奇子集與偶子集個數相等,所以P(k+1)中的奇子集與偶子集個數相等。所以1)得證。2)歸納法。ⅰ。n=3, S3的奇子集={1},{3},{1,2},{2,3}Sn的所有奇子集的容量之和=12,偶子集={2},{1,3},{1,2,3},所有偶子集的容量之和=12,命題成立。ⅱ。設。k≥3,n=k,Sk的所有奇子集的容量之和等于所有偶子集的容量之和.P(k+1)= Pk∪{ X∪{ k+1},X為Sk的子集},由歸納法的假設得Pk中的奇子集的容量之和與偶子集的容量之和個數相等,而{ X∪{ k+1},X為Sk的子集}奇子集的容量之和==Pk中的奇子集的容量之和+ (k+1)*Pk中的奇子集個數== Pk中的偶子集的容量之和+ (k+1)*Pk中的偶子集個數=={ X∪{ k+1},X為Sk的子集}偶子集的容量之和所以P(k+1)中的奇子集的容量之和與偶子集的容量之和個數相等,所以2)得證。3)Sn中的每個數,在Pn中的X為Sn的子集出現的次數一樣=2^(n-1),則Sn的所有子集的容量之和=2^(n-1)[1+2+。。+n]= n(n+1)*2^(n-2)當n≥3時,Sn的所有奇子集的容量之和= n(n+1)*2^(n-3)。。