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समुच्चय $\{1,2,3, \ldots, 100\}$ के $A_1, A_2, \ldots, A_m$ ऐसे अरिक्त $(non\,empty)$ उपसमुच्चय है कि
$(1)$ संख्याएँ $\left|A_1\right|,\left|A_2\right|, \ldots,\left|A_m\right|$ अभिन्न है
$(2)$ $A_1, A_2, \ldots, A_m$ युगल रूप से $(pair-wise)$ असंयुक्त $(disjoint)$ है
(जहाँ $|A|$ समुच्चय $A$ में अवयवों $(elements)$ की संख्या है) तब $m$ का महत्तम संभव मान होगा
$13$
$14$
$15$
$16$
Solution
(a)
We have, $A_1, A_2, A_3 \ldots, A_m$ are non-empty subsets of $\{1,2,3, \ldots, 100\}$ $\left|A_1\right|,\left|A_2\right|, \ldots,\left|A_m\right|$ are distincts.
$A_1 \cap A_2 \cap A_3 \ldots \cap A_m=\phi$
$\therefore A_1 \cap A_2 \cup A_3 \ldots \cup A_m=\{1,2,3, \ldots, 100\}$
Let $\left|A_1\right|=1\left|A_2\right|=2 \ldots\left|A_m\right|=M$
$A_1, A_2, A_3 \ldots, A_m$ are disjoint set.
$\therefore\left|A_1\right|+\left|A_2\right| \ldots+\left|A_m\right|=100$
$1+2+3 \ldots+m=100$
$\frac{m(m+1)}{2}=100$
$m^2+m-200=0$
$=\frac{-b \pm \sqrt{b^2-4 a c}}{2 a}=\frac{-1 \pm \sqrt{1+4 \cdot 1 \cdot 200}}{2 \cdot 1}$
$=\frac{-1 \pm \sqrt{1+800}}{2}=\frac{-1+\sqrt{801}}{2}$
$=\frac{-1+28.30}{2}=\frac{27.30}{2}=16.65$
$m=\frac{1+28.30}{2}=\frac{29.30}{2}=14.65$
$\therefore m < 14$
$\therefore$ Maximum possible of $m$ is $13$ . ($14$th set will have same size as that of previous size)