Math Problem Statement

Сколько существует подмножеств множества {1,...,12}, содержащих ровно одну пару последовательных чисел?

Solution

Нам нужно найти количество подмножеств множества A={1,2,3,,12}A = \{ 1, 2, 3, \dots, 12 \}, содержащих ровно одну пару последовательных чисел. Рассмотрим следующий пошаговый процесс.

Шаг 1: Разбиение на две категории

Чтобы подмножество содержало ровно одну пару последовательных чисел, это означает, что в нем будет два элемента, которые идут подряд, и никакие другие элементы не могут быть частью других таких пар.

Шаг 2: Выбор пары последовательных чисел

Множество AA содержит 12 элементов, и из них можно выбрать одну пару последовательных чисел. Возможные такие пары — это: (1,2),(2,3),(3,4),,(11,12)(1, 2), (2, 3), (3, 4), \dots, (11, 12) Всего таких пар — 11.

Шаг 3: Выбор остальных элементов

После того как мы выбрали одну пару последовательных чисел, необходимо выбрать все остальные элементы, которые не образуют другие пары последовательных чисел. То есть, мы можем добавить в подмножество элементы, которые не соседничают с выбранной парой.

  • Если мы выбрали пару (i,i+1)(i, i+1), то из множества оставшихся чисел {1,2,3,,12}{i,i+1}\{ 1, 2, 3, \dots, 12 \} \setminus \{ i, i+1 \} мы можем добавить любые элементы, кроме чисел i1i-1 и i+2i+2, чтобы не образовывались новые пары последовательных чисел.

Шаг 4: Подсчет количества способов

Каждое подмножество должно включать одну пару (i,i+1)(i, i+1), и затем любые элементы из оставшихся 12412 - 4 чисел (за исключением тех, что могут образовать новые пары). Следовательно, для каждого выбора пары последовательных чисел существует 282^8 способов выбрать оставшиеся элементы.

Шаг 5: Итоговый подсчет

Поскольку существует 11 возможных пар последовательных чисел и для каждой из них можно выбрать 282^8 подмножеств, общее количество таких подмножеств будет равно: 11×28=11×256=281611 \times 2^8 = 11 \times 256 = 2816

Таким образом, существует 2816 подмножеств множества {1,2,3,,12}\{ 1, 2, 3, \dots, 12 \}, содержащих ровно одну пару последовательных чисел.

Хотите, чтобы я пояснил более подробно какой-то из этапов или рассмотрел другие вопросы?

Вот пять вопросов, которые могут расширить понимание:

  1. Как бы изменился ответ, если бы нам нужно было выбрать подмножества с двумя парами последовательных чисел?
  2. Что будет, если ограничиться подмножествами, содержащими хотя бы одну пару последовательных чисел?
  3. Какие еще методы можно использовать для подсчета количества подмножеств с ограничениями?
  4. Как бы изменился результат, если бы множества было не из 12 элементов, а из большего числа?
  5. Как бы выглядел алгоритм, который бы перечислял все такие подмножества?

Совет: при решении задач на подсчет всегда полезно разбивать проблему на более мелкие части, чтобы избежать перегрузки информации.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Set Theory
Combinatorics
Counting Subsets

Formulas

2^n for counting subsets

Theorems

Counting principle

Suitable Grade Level

Grades 10-12