已知集合 $S=\{1,2,3,\cdots,3n\}$,$n$ 是正整数,$T$ 是 $S$ 的子集,满足:对任意的 $x,y,z\in T$(其中 $x,y,z$ 可以相同)都有 $x+y+z\not\in T$,求所有这种集合 $T$ 的元素个数的最大值.
【难度】
【出处】
2008中国东南数学奥林匹克试题
【标注】
【答案】
略
【解析】
若取 $T_0=\{n+1,n+2,\cdots,3n\}$,此时 $|T_0|=2n$,且 $T_0$ 中任三数之和大于 $3n$,即不在 $T_0$ 中,故 $\max|T|\geqslant 2n$.
另一方面,作三元子集列 $A_0=\{n,2n,3n\},A_k=\{k,2n-k,2n+k\},k=1,2,\cdots,n-1$
则 $S=\bigcup_{k=0}^{n-1}A_k$,对于 $S$ 的任一个 $2n+1$ 元子集 $T^\prime$,必包含有某个 $A_k$.
若 $A_0\subset T^\prime$,则其中有元素 $3n=n+n+n$;
若某个 $A_k\subset T^\prime,k\in\{1,2,\cdots,n-1\}$,则其中必有元素 $2n+k=k+k+(2n-k)$,于是 $\max|T|<2n+1$,因此 $\max|T|=2n$.
另一方面,作三元子集列 $A_0=\{n,2n,3n\},A_k=\{k,2n-k,2n+k\},k=1,2,\cdots,n-1$
则 $S=\bigcup_{k=0}^{n-1}A_k$,对于 $S$ 的任一个 $2n+1$ 元子集 $T^\prime$,必包含有某个 $A_k$.
若 $A_0\subset T^\prime$,则其中有元素 $3n=n+n+n$;
若某个 $A_k\subset T^\prime,k\in\{1,2,\cdots,n-1\}$,则其中必有元素 $2n+k=k+k+(2n-k)$,于是 $\max|T|<2n+1$,因此 $\max|T|=2n$.
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