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¿Cuántos conjuntos distintos se pueden formar si cada elemento puede estar presente en un máximo de r conjuntos?

Un conjunto de subconjuntos del conjunto $\{1,2,\ldots,n\}$ se creará de la siguiente manera: para un determinado número entero $r$ tal que $n \geq r$ ,

  • Cada elemento de $\{1,2,3,\ldots,n\}$ puede estar presente como máximo en $r$ conjuntos.
  • El El tamaño de cada subconjunto también es igual a $r$ .

¿Cómo se puede encontrar esa colección de conjuntos que tiene el mayor tamaño? Tenga en cuenta que estoy tomando $n \geq r$ .

Ejemplo : Tome $\{1,2,3,4\}$ (es decir $n=4$ ) y cada elemento puede estar presente como máximo en $2$ conjuntos para que $r=2$ . Obtenemos $\{1,2\},\{1,3\},\{2,4\},\{3,4\}$ como respuesta.

No sé cómo generalizar esto a mayores $n$ y $r$ .

Por favor, dígame cómo enfocar esto.


Lo hice utilizando el enfoque de la teoría de los gráficos. Pero no estaba seguro del número exacto de conjuntos. Definí un gráfico bipartito con el lado izquierdo como 1 a n con grado casi r y los vértices del lado derecho del gráfico como algunos s con grado r. Esto me dio $nr\geq sr \implies s \leq n$ . Pero estaba pensando en un número determinado. * ¿Existe alguna relación posible entre s y $r^2$ ¡es lo que estaba buscando! ¿Alguna idea?

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Mike Earnest Puntos 4610

El mayor número posible de conjuntos es $n$ . Esto se puede obtener tomando el $n$ rotaciones cíclicas del conjunto $\{1,\dots,r\}$ .

Esto se explica mejor con un ejemplo. Cuando $n=8$ y $r=5$ aquí hay una colección de $8$ subconjuntos, cada uno con tamaño $5$ , tal que cada elemento aparece como máximo en $5$ subconjuntos. $$ \{1,2,3,4,5\}\\ \{2,3,4,5,6\}\\ \{3,4,5,6,7\}\\ \{4,5,6,7,8\}\\ \{5,6,7,8,1\}\\ \{6,7,8,1,2\}\\ \{7,8,1,2,3\}\\ \{8,1,2,3,4\}\\ $$ Debe quedar claro que $n$ subconjuntos es el mejor número posible. Si tiene $s$ subconjuntos, cada uno con un tamaño $r$ entonces el número total de elementos en todos los subconjuntos, contados con repeticiones, es $r\cdot s$ . En promedio, eso significa que cada elemento de $\{1,\dots,n\}$ aparece en $r\cdot s/n$ subconjuntos. Dado que exigimos que cada elemento aparezca como máximo en $r$ subconjuntos, esta media debe ser como máximo $r$ , lo que implica $r\cdot s/n\le r$ , lo que implica $s\le n$ .

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