一个集合问题

2018-08-21  本文已影响0人  计网从入门到放弃

今天的题目如下:


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问题分析

这题要求将正整数集划分成一族子集,使其满足以下两个条件:
1.无穷个无穷子集。
2.每个子集都能通过将每个元素加上一个常数的方式变为另一个子集。
用数学语言表述如下:
1.N = \bigcup\limits_{i=1}^{\infty} S_i,且 |S_i| = \infty,且S_i互不相交。
2.\forall i \in N^+, \exists c \in Z, j \in N^+, j \neq i ,使得S_j = S_i + c

问题转化

题目问能不能,看条件这么蛋疼奇葩就知道肯定能。但是看起来难得一b,所以先看看能不能化简一下问题。考虑到:
1.只满足条件1很简单。
2.奇数和偶数只差了1。
下证:
若存在满足条件1的划分,则必存在共同满足条件1和条件2的划分。
证明
S_1, S_2, S_3, ...,是满足条件1的一族子集,则:
2S_1,2S_2,2S_3, ...2S_1+1,2S_2+1,2S_3+1, ...必然也是满足条件1的一族子集。且2S_i2S_i+1相互只差了一个常数1,因此也满足条件2。

问题解决

由此,问题转化为了寻找满足条件1的划分。这就简单了,构造方法如下:
S_1是所有奇数构成的集合。
S_2是自然数去掉S_1后剩下数从小到大排列后所有排在奇数位置的数构成的集合。
S_3是自然数去掉S_1, S_2后剩下数从小到大排列后所有排在奇数位置的数构成的集合。
以此类推。

因此,存在满足条件1的划分。
综上,存在满足题意的划分。

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