Soru

Zorluk: ZorKümelerde Kesişim ve Birleşim İşlemleri

Boş kümeden farklı AA, BB ve CC kümeleri için aşağıdakiler bilinmektedir:
- AC=A \cap C = \emptyset
- ABA \cap B \neq \emptyset
- BCB \cap C \neq \emptyset
- s(ABC)=35s(A \cup B \cup C) = 35
- s(A)=2s(B)=3s(C)s(A) = 2 \cdot s(B) = 3 \cdot s(C)

Buna göre, s(B(AC))s(B \cap (A \cup C)) ifadesinin değeri kaçtır?

Cevap: 9

Cevap

İstenen kesişim ve birleşim işleminin eleman sayısı olan 9'dur.
AA ve CC kümelerinin ortak elemanı bulunmadığı için (AC=A \cap C = \emptyset), bu kümelerin BB ile kesişimleri olan ABA \cap B ve BCB \cap C kümeleri de tamamen ayrıktır. Bu iki ayrık kümenin eleman sayılarının toplamı, içinde bulundukları BB kümesinin eleman sayısından büyük olamaz. Buradan elde edilen üst sınır eşitsizliği ile kesişimlerin boş kümeden farklı olmasından kaynaklanan alt sınır eşitsizliği birleştirildiğinde, kk tam sayısı benzersiz bir şekilde 44 olarak belirlenir. Bu değer birleşim denkleminde yerine yazıldığında aranan eleman sayısı 9 olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Kümelerin eleman sayılarını ortak bir k parametresine bağlı olarak yazmak
s(A)=6ks(A) = 6k, s(B)=3ks(B) = 3k ve s(C)=2ks(C) = 2k (burada kk bir tam sayıdır)
Verilen oranları tek bir bilinmeyen cinsinden ifade etmek için
2
Üçlü küme birleşimi formülünü uygulamak ve sadeleştirmek
s(AB)+s(BC)=11k35s(A \cap B) + s(B \cap C) = 11k - 35
AC=A \cap C = \emptyset koşulundan ötürü kesişim eleman sayısının sıfır olmasını kullanmak
3
Kesişim kümelerinin ayrık olması özelliğini kullanarak üst sınır belirlemek
11k353k    k4,37511k - 35 \le 3k \implies k \le 4,375
ABA \cap B ve BCB \cap C ayrık kümelerinin birleşiminin BB kümesinin alt kümesi olmasından dolayı
4
Kesişimlerin boş kümeden farklı olması koşuluyla alt sınır belirlemek ve k değerini bulmak
11k352    k3,36    k=411k - 35 \ge 2 \implies k \ge 3,36 \implies k = 4
Her iki kesişim kümesinin de en az 1 elemanı olması gerektiğinden ve kk tam sayı olduğundan
5
Bulunan k değerini kullanarak nihai sonucu hesaplamak
s(B(AC))=9s(B \cap (A \cup C)) = 9
Dağılma özelliğiyle elde edilen (BA)(BC)(B \cap A) \cup (B \cap C) kümesinin eleman sayısını hesaplamak için

Anahtar Kavram

Ayrık kümelerin kesişim özellikleri, birleşim formülü ve eleman sayılarının tam sayı olma zorunluluğunun sınır şartları ile birleştirilmesi.

Alternatif Yöntem

Venn şeması üzerinde AA, BB ve CC kümelerinin kesişim bölgeleri harflendirilerek (s(AB)=xs(A \cap B) = x ve s(BC)=ys(B \cap C) = y gibi) denklem ve eşitsizlik sistemi görselleştirilerek de çözüme gidilebilir.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla