Feladat: 2016. évi Kürschák matematikaverseny 1. feladata Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Fleiner Tamás 
Füzet: 2017/február, 67 - 68. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kürschák József (korábban Eötvös Loránd), Számhalmazok
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2017/február: 2016. évi Kürschák matematikaverseny 1. feladata

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Legyen H a feladatban leírt tulajdonságú részhalmazok egy rendszere, és legyenek A és BH különböző tagjai. Tegyük fel, hogy az AB halmaz k legkisebb eleme az A halmazt alkotja. Tekintettel arra, hogy |AB|>k, az AB halmaz legnagyobb eleme nem tartozik A-hoz. Ezért ez az elem B-hez tartozik, ilyenformán a H halmazcsalád tagjainak legnagyobb elemei páronként különbözők. A H halmazcsaládhoz tehát legfeljebb annyi halmaz tartozhat, mint ahányféle az 1,2,...,n hamaz egy k elemű részhalmazának a legnagyobb eleme lehet. Világos, hogy az 1,2,...,k-1 számok egyike sem lehet egy ilyen k elemű részhalmaz legnagyobb eleme, ezért a feladatban kérdezett részhalmazok száma legfeljebb a {k,k+1,...,n} halmaz számossága, azaz legfeljebb n-(k-1)=n-k+1 lehet.
Annak igazolására, hogy ez a felső korlát elérhető, elegendő azt észrevenni, hogy az Ai:={jN:iji+k-1} halmazok rendelkeznek a feladatban leírt tulajdonsággal, ha i{1,2,...,n-k+1}. Ezzel pedig pontosan n-k+1 halmazt adtunk meg, a feladat kérdésére a válasz tehát n-k+1.

 
Megjegyzés. Maximális méretű halmazcsaládra egy, a fentitől különböző példa i{k,k+1,...,n} esetén az {1,2,...,k-1,i} halmazok rendszere.