定义 $f_M(x)=\begin{cases}-1,&x\in M,\\ 1, & x\notin M,\end{cases}$ 且 $M\Delta N=\{x\mid f_M(x)\cdot f_N(x)=-1\}$.集合 $A=\{x \mid x=k,k\in\mathbb N,1\leqslant k\leqslant 2016\}$,集合 $B=\{x\mid x=2k,k\in\mathbb N,1\leqslant k\leqslant 2016\}$.
【难度】
【出处】
2016年清华大学夏令营数学试题
【标注】
  • 方法
    >
    思考方式
    >
    信息迁移
  • 知识点
    >
    函数
    >
    集合与映射
    >
    集合的运算
  • 题型
    >
    组合数学
    >
    集合的分划
  1. 求 $f_A(2016)$,$f_B(2016)$;
    标注
    • 方法
      >
      思考方式
      >
      信息迁移
    答案
    $f_A(2016)=-1$,$f_B(2016)=-1$
    解析
    根据 $f_M(x)$ 的定义,有 $f_A(2016)=-1$,$f_B(2016)=-1$.
  2. 设 ${\rm Card}(X)$ 为集合 $X$ 的元素个数,求 $m={\rm Card}(X\Delta A)+{\rm Card}(X\Delta B)$ 的最小值.
    标注
    • 知识点
      >
      函数
      >
      集合与映射
      >
      集合的运算
    • 题型
      >
      组合数学
      >
      集合的分划
    答案
    $2016$
    解析
    设集合 $X$ 中有 $x_0$ 个元素既不在 $A$ 中也不在 $B$ 中,$x_1$ 个元素只在集合 $A$ 中,$x_2$ 个元素只在集合 $B$ 中,$x_3$ 个元素同时在集合 $A,B$ 中,如图,则\[\begin{split}m&={\rm Card}(X\Delta A)+{\rm Card}(X\Delta B)\\
    &=x_0+x_2+({\rm Card}(A)-x_1-x_3)+x_0+x_1+({\rm Card}(B)-x_2-x_3)\\
    &={\rm Card}(A)+{\rm Card}(B)+2x_0-2x_3\\
    &\geqslant {\rm Card}(A)+{\rm Card}(B)-2{\rm Card}(A\cap B)\\
    &=2016+2016-2\cdot 1008\\
    &=2016,\end{split}\]当 $x_0=0,x_3={\rm Card}(A\cap B)$ 时等号成立,即 $A\cap B\subseteq X$,且 $X\subseteq(A\cup B)$ 时可取到最小值,也可以直接取 $X=A\cap B$.因此所求的最小值为 $2016$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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