Mỗi tập hợp có 12 phần tử thì có tất cả bao nhiêu tập hợp con?
Tổng hợp đề thi học kì 1 lớp 10 tất cả các môn - Chân trời sáng tạo
Toán - Văn - Anh - Lí - Hóa - Sinh - Sử - Địa...
Đề bài
Mỗi tập hợp có 12 phần tử thì có tất cả bao nhiêu tập hợp con?
Lời giải chi tiết
Lời giải chi tiết
Cách 1:
Số tập hợp con có 0 phần tử là: \(1 = C_{12}^0\) (tập rỗng)
Số tập hợp con có 1 phần tử là: \(C_{12}^1\)
Số tập hợp con có k phần tử là: \(C_{12}^k\)
\( \Rightarrow \)Số tập hợp con của tập hợp có 12 phần tử là: \(C_{12}^0 + C_{12}^1 + C_{12}^2 + ... + C_{12}^{12}\)
Theo công thức nhị thức Newton, ta có:
\({\left( {1 + x} \right)^{12}} = C_{12}^0 + C_{12}^1x + C_{12}^2{x^2} + ... + C_{12}^{12}{x^{12}}\)
Thay \(x = 1\) ta được \(C_{12}^0 + C_{12}^1 + C_{12}^2 + ... + C_{12}^{12} = {2^{12}} = 4096\)
Cách 2:
Ta chứng minh bằng quy nạp công thức: Tập hợp A có n phần tử thì có \({2^n}\) tập con.
Bước 1: Với \(n = 0\) ta có A là tập rỗng có duy nhất \(1 = {2^0}\) tập con là tập rỗng.
Như vậy mệnh đề đúng cho trường hợp \(n = 0\)
Bước 2: Giả sử mệnh đề đúng với \(n = k\), nghĩa là có:
Tập hợp A có k phần tử thì có \({2^k}\) tập con
Ta sẽ chứng minh mệnh đề cũng đúng với \(n = k + 1\), nghĩa là cần chứng minh
Tập hợp A có \(k + 1\) phần tử thì có \({2^{k + 1}}\) tập con
Thật vậy chọn ra k phần tử của A, từ đó tạo thành \({2^k}\) tập con theo giả thiết quy nạp. Ngoài ra, với mỗi tập trong \({2^k}\)tập này, ta bổ sung thêm phần tử thứ k+1 còn lại vào mỗi tập. Ta thu được thêm \({2^k}\)tập nữa. Do đó ta được tất cả \({2^k} + {2^k} = {2.2^k} = {2^{k + 1}}\) tập con
Vậy mệnh đề đúng với mọi số tự nhiên \(n \in \mathbb{N}\)
Như vậy tập có 12 phần tử thì có tất cả \({2^{12}} = 4096\) tập con.
