Ve Şeması ile lt Kümeleri Saymak Osma Ekiz Bu çalışmada verile bir kümei çeşitli özellikleri sağlaya alt küme veya alt kümlerii ve şeması yardımıyla saymaya çalışacağız. Temel presibimiz aradığımız alt kümei elemalarıı ve şemasıı hagi bölgeside olduğuu tespit etmektir. Bu sayede zor gibi görüe bazı problemleri oldukça basit bir yötem kullaarak çözmüş olacağız Problem 1. 1,,3,..., kümesii alt kümeleri içeriside 1 boş olacak şekilde kaç tae ikilisi vardır? 1, Çözüm: yrık 1, ve evresel kümei şemasıı çizersek her elemaı buluabileceği şemamızda 3 bölge mevcuttur. 1,,3,..., kümesii herhagi bir elemaı ya 1 de ya de ya da ikiside de bulumaz. Her elema içi 3 seçeek olup 3 tae ikilisi yazılabilir. 1, UİMO 1997. 1,,3,...,10 kümesii tüm alt kümeler kümeside 1 boş olacak şekilde kaç tae sıralı alt küme ikilisi vardır? 1, a) 10 b) 10 3 c) 10 4 d) 10! e) 10! 3!.7! Problem [Çekoslovakya 1973]. 1,,3,..., kümesii alt kümeleri içeriside kesişimleri boş olacak şekilde iki küme kaç şekilde seçilebilir?
Çözüm: Bir öceki problemde kesişimleri boş ola 3 tae 1, küme ikilisi vardır. 1 durumu hariç 1, ve, 1 ayı seçimi ifade eder. Bu durumda 1 durumu hariç 3 1 seçim yapabiliriz. 1 durumu da ekleirse 3 1 seçim yapılabilir. Problem 3. 1,,3,..., kümesii alt kümeleri içeriside ikişer ikişer kesişimleri boş ola kaç tae 1,, alt küme üçlüsü vardır? 1 3 a b c Çözüm: Ve şemasıı çizdiğimizde 4 bölge meydaa gelir. 1,,3,..., kümesii her bir elemaı içi 4 durum olduğuda 4 tae 1,, alt küme üçlüsü vardır. d Problem 1 ve Problem i Geel Hali. 1,,3,..., kümesii alt kümeleri içeriside ikişer ikişer kesişimleri k 1 tae 1,,..., k alt küme k lısı vardır. Şimdi Problem 1 ve üzeride küçük bir değişiklik yapalım. Problem 3. E 1,,3,..., kümesii alt kümeleri içeriside ikişer ikişer kesişimleri boş ola ve 1 3 E küme üçlüsü vardır? şartıı sağlaya kaç tae,, alt 1 3
Çözüm: 1 3 E olduğuda her bir elema içi uygu 3 bölge olup 3 tae 1,, alt küme üçlüsü vardır. Problem 3 ü Geel Hali. E 1,,3,..., kümesii alt kümeleri içeriside ikişer ikişer kesişimleri boş ola ve 1 k E şartıı sağlaya tae 1,,..., k alt küme k lısı vardır. k formülü içi bir ispat. elemalı bir kümei tae alt kümesi vardır. İspat. Her bir elema ya oluşturacağımız alt kümededir ya da değildir. O halde her elema içi iki durum olup elema içi vardır. Problem 4. = 1,, 3,, kümesi içi 1 3 şartıı sağlaya kaç tae 1,, alt üçlüsü vardır? Çözüm: kümesii her bir elemaı içi 1 3 şartıı sağlaya 7 bölge vardır. O halde tae elema içi 7 durum olacağıda 7 tae,, alt üçlüsü vardır. 1 3 Uyarı. Problem 4 teki alt küme sayısı 4 veya daha fazla olsaydı problemi 4 veya daha fazla çember çizerek çözemezdik. Nede? 3
Problem 5. = 1,, 3,, kümesi içi 1 3 ve 1 3 şartlarıı sağlaya kaç tae,, alt üçlüsü vardır? 1 3 Çözüm: Her bir elema içi 6 bölge vardır. Çükü 1 3 olduğuda,, alt üçlüsü vardır 7 olu bölgeye elema koyamayız. O halde 6 tae 1 3 Problem 6. elemalı M kümesii B M şartıı sağlaya kaç tae (, B) alt küme ikilisi vardır? b c Çözüm: M i herhagi bir x elemaı içi 3 durum olduğuda 3 tae (, B) alt küme ikilisi vardır. = B şartıı sağlaya durum vardır. Çükü bu şartı sağa B M Çözüm: M i herhagi bir x elemaı içi 3 durum vardır. Çükü her bir elema ya a bölgeside ya b bölgeside ya da c bölgeside olmalıdır. O halde 3 tae (, B) alt küme ikilisi vardır. Problem 7. elemalı M kümesii B M ve B şartıı sağlaya kaç tae (, B) alt küme ikilisi vardır? b c a M B 4
laabilmesi içi her bir elema ya a bölgeside ya da c bölgeside olmalıdır. O halde cevabımız 3 olur. UMO 01. 1,, 3, 4, 5, 6, 7 kümesii birbiride farklı ve biri diğerii içermeye iki alt kümesi kaç farklı biçimde seçilebilir? a) 059 b) 14 c) 187 d) 315 e) 316 Problem 7. M, 3 elemalı bir küme olsu. B C M ve B C olacak şekilde kaç tae ( (, B, C ) alt küme üçlüsü vardır? Çözüm: Şemamızı bölgelerii a, b, c, d olarak isimledirelim. Her elema içi 4 seçeek olup bu c bölgesie elema yarleştirmediğimiz durumda B = C olacağıda 4 3 durum vardır. Problem 6 ı Geel Hali. M, 3 elemalı bir küme olmak üzere 1 k M lısı vardır. şartıı sağlaya k 1 tae 1,,..., k alt küme k Problem 8. 1,,3,..., kümesi hiç biri boş olmaya ve ardışık iki elema içermeye üç kümeye kaç farklı şekilde ayrılabilir? Çözüm: 1 i bir kümeye yi diğer kümeye yazalım. 3, 4, 5,, i her biri içi durum olup durum vardır. Fakat bu durumlarda biride kümlerde biri boş olduğuda 1 küme yazılabilir. 5
UMO 006. 1,,3,...,006 kümesi hiç biri boş olmaya ve ardışık iki elema içermeye üç kümeye kaç farklı şekilde ayrılabilir? a) 006 006 3 3. 1 b) 005 c) 004 3 d) 005 3 1 e) Hiçbiri Problem 9. X kümesi elemalı bir küme olsu. 1 ve kümeleri X i iki alt 1 kümesi olmak üzere 1 kümelerii elema sayılarıı toplamıı 4 olduğuu gösteriiz. Çözüm: X kümesii tae alt kümesi vardır. Bu durumda 4 tae alt küme ikilisi oluşturulabilir. Bu alt küme ikilileri, B,, B,, B,, B şeklide 1 4 tae gruba ayrılabilir. Her hagi bir elema, B,, B,, B,, B kümede sadece biride olur. Bu durumda istee elemaları toplamı 1 4 olur. Problem 10. 1,,3, 4,5,6,7,8,9,10 kümesii birleşimleri tam olarak 3 elemada oluşa kaç tae B, alt küme ikilisi vardır? a) 890 b) 3140 c) 340 d) 360 e) 3360 Çözüm: B kümesii oluştura 3 elema 10 10 yolla seçilir. Bu üç elemaı her biri içi veya B de buluma durumua göre 3 durum olup 10.7 = 3 3 B, ikili vardır. 340 Problem 11[vusturya-Poloya- 1978]. Her biride 40 elema bulua 1978 tae küme verilsi. Bu kümelerde herhagi ikisii tam olarak bir tae ortak elemaı vardır. Bu 1978 kümei her birii elemaı ola bir elemaı var olduğuu gösteriiz. 6
Çözüm: Bu 1978 küme arasıda gibi keyfi bir küme alalım. Bu küme diğer 1977 küme ile kesişir. i a gibi bir elemaı ı dışıda e az 50 kümede elema olarak buluur. Eğer a elemaı e da başka e fazla 49 kümede elema olarak buluursa bezer şekilde ı diğer elemaları da e fazla 49 kümede buluacağıda e fazla 40.49 = 1960 küme oluşur. Bu ise verilere aykırıdır. a elemaıı içere kümeler 1,,..., 50 olsu. a yı içermeye bir B kümesii var olduğuu kabul edelim. B kümesii, 1,,..., 50 kümeleriyle ortak elemaları bb, 1, b,..., b 50 olsu. Bu elemalar ı elemalarıda farklı olmalıdır. Bu durumda B kümesii elema sayısı 40 da fazla olur. Bu durumda a elemaı keyfi seçile her B kümesii de elemaı olmalıdır. Dolayısı ile a her kümei ortak elemaıdır. 7