题目
设A是实数集的非空子集,称集合B=(uv|u,v∈A且u≠v)为集合A的生成集.(1)当A=(2,3,5)时,写出集合A的生成集B;(2)若A是由5个正实数构成的集合,求其生成集B中元素个数的最小值;(3)判断是否存在4个正实数构成的集合A,使其生成集B=(2,3,5,6,10,16),并说明理由.
设A是实数集的非空子集,称集合B={uv|u,v∈A且u≠v}为集合A的生成集.
(1)当A={2,3,5}时,写出集合A的生成集B;
(2)若A是由5个正实数构成的集合,求其生成集B中元素个数的最小值;
(3)判断是否存在4个正实数构成的集合A,使其生成集B={2,3,5,6,10,16},并说明理由.
(1)当A={2,3,5}时,写出集合A的生成集B;
(2)若A是由5个正实数构成的集合,求其生成集B中元素个数的最小值;
(3)判断是否存在4个正实数构成的集合A,使其生成集B={2,3,5,6,10,16},并说明理由.
题目解答
答案
(1)B={6,10,15}
(2)7
(3)不存在,理由见解析
(2)7
(3)不存在,理由见解析
解析
考查要点:本题主要考查集合的乘积生成集概念的理解,以及通过构造或分析元素间关系解决极值问题和存在性问题的能力。
解题思路:
- 第(1)题:直接列举所有不同元素的乘积,注意去重。
- 第(2)题:通过构造特定数列(如等比数列)使乘积尽可能重复,推导最小元素个数。
- 第(3)题:假设存在这样的集合,通过方程组分析矛盾,判断是否存在解。
关键点:
- 生成集定义:元素为不同两数乘积,且不重复。
- 极值构造:利用数列结构减少乘积种类。
- 存在性分析:通过方程组的可解性判断是否存在符合条件的集合。
第(1)题
步骤:
- 列出所有不同元素的乘积:
- $2 \times 3 = 6$
- $2 \times 5 = 10$
- $3 \times 5 = 15$
- 去重后得集合 $B = \{6, 10, 15\}$。
第(2)题
步骤:
- 构造等比数列:设集合 $A = \{a, ar, ar^2, ar^3, ar^4\}$,其中 $a > 0$,$r > 1$。
- 计算乘积:不同元素乘积为 $a^2 r^{i+j}$,其中 $0 \leq i < j \leq 4$。
- 分析重复性:若 $r$ 为整数,乘积指数部分 $i+j$ 可能重复,例如 $r=2$ 时,$a^2 \cdot 2^{1+3} = a^2 \cdot 2^{0+4}$,导致乘积重复。
- 极值推导:通过调整 $r$ 使乘积尽可能多重复,最终生成集最小元素个数为 $7$。
第(3)题
步骤:
- 假设存在集合 $A = \{a, b, c, d\}$,满足乘积为 $B = \{2, 3, 5, 6, 10, 16\}$。
- 排序分析:最小乘积为 $a \cdot b = 2$,次小为 $a \cdot c = 3$,最大为 $c \cdot d = 16$。
- 建立方程组:
- $a \cdot b = 2$
- $a \cdot c = 3$
- $a \cdot d = 5$
- $b \cdot c = 6$
- $b \cdot d = 10$
- $c \cdot d = 16$
- 求解矛盾:
- 由 $a \cdot b = 2$ 得 $b = \frac{2}{a}$。
- 由 $a \cdot c = 3$ 得 $c = \frac{3}{a}$。
- 代入 $b \cdot c = 6$:$\frac{2}{a} \cdot \frac{3}{a} = 6 \Rightarrow a^2 = 1 \Rightarrow a = 1$。
- 进一步得 $b = 2$, $c = 3$,但 $b \cdot d = 10 \Rightarrow d = 5$,此时 $c \cdot d = 15 \neq 16$,矛盾。
- 结论:不存在符合条件的集合。