①i∉Ai,且每一个Ai至少含有三个元素;
②i∈Aj的充要条件是j∉Aj(其中i≠j).
为了表示这些子集,作n行n列的数表(即n×n数表),规定第i行第j列数为:aij=
.(1)该表中每一列至少有多少个1;若集合M={1,2,3,4,5,6,7},请完成下面7×7数表(填符合题意的一种即可);
(2)用含n的代数式表示n×n数表中1的个数f(n),并证明n≥7;
(3)设数列{an}前n项和为f(n),数列{cn}的通项公式为:cn=5an+1,证明不等式:
-
>1对任何正整数m,n都成立.(第1小题用表)| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 1 | 0 | ||||||
| 2 | 0 | ||||||
| 3 | 0 | ||||||
| 4 | 0 | ||||||
| 5 | 0 | ||||||
| 6 | 0 | ||||||
| 7 | 0 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 7 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
而另一个为0,即数表中除该对角线以外,0与1各占一半,故数表中共有f(n)=
个1.另一方面,根据题设条件①每一个Ai至少含有三个元素得:
作出的n×n数表的每一列至少有3个1,所
以整个n×n数表(共有n列)至少有3n个1,
因此列出不等式:
≥3n,解得n≥7.
(3)∵n≥2时,an=f(n)-f(n-1)=n-1
检验n=1也成立,故an=n-1
∴cn=5an+1=5n-4
要证:
-
>1对任何正整数m,n都成立,只要证:5cmn>1+cm•cn+

∵cmn=5mn-4,cm•cn=25mn-20(m+n)+16
故只要证:5(5mn-4)>1+25mn-20(m+n)+16+
,即只要证:20m+20n-37≥
,又∵
≤cm•cn=5m+5n-8<5m+5n-8+(15m+15n-29)=20m+20n-37所以命题得证.
分析:(1)由已知中aij=
,及①i∉Ai,且每一个Ai至少含有三个元素;②i∈Aj的充要条件是j∉Aj(其中i≠j).可得数据表中各个数据;(2)由条件①中的i∉Ai,表明的一条对角线上数字都是0,题设条件②表明除对角线以外,aij与aji恰好一个为1,可得数表中除该对角线以外,0与1各占一半,即
个1,而据题设条件①每一个Ai至少含有三个元素得:作出的n×n数表的每一列至少有3个1,所以整个n×n数表(共有n列)至少有3n个1,由此构造关于n的不等式,可求出n的范围(3)由已知中确定出数列{an},数列{cn}的通项公式,可证得
-
>1对任何正整数m,n都成立.点评:本题考查的知识点是数列的应用,其中正确理解已知中条件:①i∉Ai,且每一个Ai至少含有三个元素;②i∈Aj的充要条件是j∉Aj(其中i≠j)的含义是解答本题的关键.