Тема . Высшая проба

Комбинаторика на Высшей пробе: клетки, комбигео, игры, графы

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела высшая проба
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#121815

Даны m  подмножеств n  -элементного множества: A ,...,A  .
  1    m  Обозначим через |A|
  i число элементов множества A .
 i  Докажите неравенство

   m∑
n2     |Ai∩ Aj ∩Ak|≥ (|A1|+...+|Am|)3
  i,j,k=1

в котором индексы i,j,k  пробегают все значения от 1  до m,  то есть в сумме всего m3  слагаемых.

Источники: Высшая проба - 2020, 11.7(см. olymp.hse.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Попробуйте рассмотреть произвольный элемент исходного множества и подумайте, как будет меняться сумма в зависимости от того, сколько раз он входит в каждое подмножество.

Подсказка 2

Подумайте, как связаны сумма количеств элементов во всех подмножествах и сумма вхождений каждого элемента в каждое подмножество.

Подсказка 3

Попробуйте преобразовать видоизмененное исходное неравенство к чему-то более удобному. Может быть будет полезно вспомнить неравенство о средних?

Показать доказательство

Сумма в левой части описывает количество элементов в пересечениях троек множеств. Можно задаться вопросом: в какое количество пересечений троек входит каждый элемент? Посчитаем и ответим на этот вопрос!

Пусть i− й элемент исходного n− элементного множества входит в ai  подмножеств A1,A2,...,Am.  Тогда он входит ровно в  3
ai  пересечений троек. Тогда

 ∑m
     |Ai ∩Aj ∩ Ak|=a31+ ...+ a3n
i,j,k=1

Заметим, что a1+ a2 +...+ an = |A1|+ |A2|+ ...+ |Am |,  так как обе суммы подсчитывают двумя способами одну и ту же величину: количество пар (множество; элемент множества). Таким образом, задача свелась к доказательству неравенства

 2 3   3      3                 3
n (a1+ a2+ ...+an)≥ (a1 +a2+ ...+ an)

А это неравенство эквивалентно неравенству между средним арифметическим и средним кубическим!

∘ -3---3------3-
 3a1+-a2+...+an ≥ a1+a2+-...+-an
        n               n

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!