XÉT 31 TẬP HỢP A2, A3, . . . , A31 VÀ B VỚI A ∈ AJ, ∀ J = 2, 3, . ....

3. Xét 31 tập hợp A

2

, A

3

, . . . , A

31

B với aA

j

, ∀ j = 2, 3, . . . , 30 và a 6∈ B.

• Vì | A

j

B | = 1, ∀ j = 2, 3, . . . , 31, các tập A

j

đều chứa a, còn B không chứa a, nên { x

j

} =

A

j

B thì x

j

B \{ a } .

• Có 31 phần tử x

2

, . . . , x

31

trong tập B \{ a } , mỗi phần tử trong chúng thuộc vào ít nhất một

tập hợp trong 30 tập A

j

, j ∈ { 2, . . . , 31 } , nên tồn tại một phần tử x

t

, với t ∈ { 2, 3, . . . , 29 }

thuộc vào hai tập hợp A

r

, A

s

(r , s ∈ { 2, 3, . . . , 31 } ).

• Khi đó { a, x

t

} ⊂ A

r

A

s

, mâu thuẫn với giả thiết | A

r

A

s

| = 1.

Vậy điều giả sử là sai. Bài toán được chứng minh.

Ví dụ 2.2.3 (China TST1994, Ví dụ 3.1.2). Cho A

1

, A

2

, . . . , A

k

là các tập con của X = { 1, 2, . . . , 10 }

sao cho (

| A

i

| ≥ 5, ∀ i = 1, 2, . . . , k

| A

i

A

j

| ≤ 2, ∀ 1 ≤ i < jk.

Tìm giá trị lớn nhất có thể có của k.

Chứng minh. Trong ví dụ 3.1.2 ta đã giải bài toán này bằng chặn Plotkin, và xây dựng được với k = 6.

Do đó k ≥ 6. Nếu k ≥ 7, ta trình bày một lời giải kết hợp đếm số tập hợp chứa phần tử và nguyên lý

bao hàm loại trừ (inclusion - exclusion principle). Với mỗi iX , đặt

n

i

= |{ j ∈ { 1, 2, . . . , k | iA

j

}}|

tức đếm số tập hợp trong A

1

, A

2

, . . . , A

k

chứa phần tử i. Khi đó

10

k

| A

k

| ≥ 5k = 35.

n

i

=

i=1j=1

Do đó phải tồn tại chỉ số i

0

sao cho n

i

0

≥ 4, vì nếu tất cả n

i

≤ 3 thì ∑

10i=1

n

i

≤ 3 × 10 = 30, mâu thuẫn với

đánh giá trên. Tức là tồn tại một phần tử i

0

trong X thuộc vào ít nhất 4 tập hợp trong k tập A

1

, A

2

, . . . , A

k

.

Không mất tính tổng quát, giả sử i

0

thuộc vào 4 tập hợp A

1

, A

2

, A

3

, A

4

. Khi đó với mọi 1 ≤ i < j < t ≤ 4

thì

| A

i

A

j

A

t

| ≥ | A

1

A

2

A

3

A

4

| ≥ 1.

Theo nguyên lý IE thì

10 = | X | ≥ | A

1

A

2

A

3

A

4

|

4

=

| A

i

| − ∑

| A

i

A

j

| + ∑

| A

i

A

j

A

t

| − | A

1

A

2

A

3

A

4

|

1≤i<j≤41≤i<j<t≤4

4

× 2 +

− 1

≥ 4 × 5 −

× 1 = 11,

2

3

mâu thuẫn. Do đó điều giả sử là sai. Suy ra k ≤ 6. Vậy k = 6.

Ví dụ 2.2.4 (India Postal Coaching 2014 Set 5 Problem 4, Ví dụ 3.3.3). Tập M được viết dưới dạng

M = A

1

A

2

∪ . . . ∪ A

n

A

i

A

j

= /0 với mọi 1 ≤ i < jn, thì các tập A

1

, A

2

, . . . , A

n

được gọi là một

n_phân hoạch của M. Giả sử A

1

, A

2

, . . . , A

n

B

1

, B

2

, . . . ,B

n

là hai n_phân hoạch của M thỏa mãn

| A

i

B

j

| ≥ n, ∀ 1 ≤ i, jn.

Chứng minh | M | ≥ n

2