Cho tập hợp .

a) Có bao nhiêu tập con khác rỗng của thỏa mãn tổng các phần tử của tập con đó chia hết cho 4.

b) Xét tập hợp con của thỏa mãn đồng thời các điều kiện sau:

1. với .

2. .

3. .

Tìm giá trị lớn nhất của (kí hiệu là số phần tử của tập hợp ).

Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
Lời giải (nguồn: CLB Toán Lim - LIM Olympic):

(1) Với mỗi tập con , xét bốn tập , , và .
Giả sử tổng các phần tử của có số dư là khi chia cho 4. Khi đó tổng các phần tử của bốn tập trên lần lượt có số dư (mod 4).
Do đó trong bốn tập trên có đúng một tập có tổng các phần tử chia hết cho 4.
Khi chạy qua tất cả các tập con của , các nhóm gồm bốn tập trên tạo thành một phân hoạch của tập hợp tất cả các tập con của . Có cách chọn , nên có đúng tập con của có tổng các phần tử chia hết cho 4 (kể cả tập rỗng).
Giờ trừ đi tập rỗng (có tổng bằng 0) ta được số tập con cần tìm là .

(2) Điều kiện với mọi tương đương với với mọi .
Như vậy các tập đôi một không chứa nhau.
Trước hết ta chứng minh .
Để ý với thì ta không thể có , do đó với mọi .
Vì các đôi một khác nhau nên trước hết ta có .
Giả sử . Khi đó các số phải nhận đủ các giá trị .
Gọi là 3 tập bên trên thỏa mãn , , . Viết .
Do nên . Mà , suy ra .
Mặt khác, từ ta cũng có . Vì thế , mâu thuẫn với điều kiện .
Vậy . Giờ ta sẽ chứng minh giá trị đạt được.
Ta chứng minh bằng quy nạp rằng với mọi số chẵn , tồn tại một họ gồm tập con của sao cho các tập đôi một không chứa nhau và có kích thước lần lượt là .
Với , lấy . Rõ ràng họ này thỏa mãn yêu cầu.
Giả sử đã xây dựng được . Xét họ

trong đó .
Các tập có kích thước lần lượt là , còn có kích thước và có kích thước . Vậy có đúng một tập ở mỗi kích thước .
Hai tập dạng đôi một không chứa nhau vì các tập ban đầu đôi một không chứa nhau. Mỗi tập chứa phần tử , trong khi không chứa , nên . Ngược lại, , nên .
Cuối cùng, không chứa trong bất kì tập nào còn lại vì các tập đó không chứa ; đồng thời các tập còn lại đều có ít nhất hai phần tử nên không thể chứa trong .
Vậy cũng thỏa mãn yêu cầu.
Lấy , ta thu được 2024 tập con của thỏa mãn tất cả các điều kiện của bài toán.
Do đó
Câu hỏi này trích từ đề thi chính thức:

Đề Chọn Đội Tuyển HSG Quốc Gia 2026-2027 - Môn Toán (Sở GD&ĐT Phú Thọ)

6 câu hỏi•Thời gian 180 phút•Chấm điểm & giải thích chi tiết

Các câu hỏi khác trong đề (6 câu)

Xem toàn bộ đề →
Chuyên đề Toán • Lớp 10, 11, 12

Bài tập trắc nghiệm cùng chuyên đề: Chứng minh tổ hợp (9 câu)

Câu luyện thêm 1Trích từ: Đề Thi Olympic Trại Hè Hùng Vương Lần Thứ XX, 2026 - Đề Thi Toán 10
Câu 4. (5,0 điểm) Bảng 21×24 (21 hàng, 24 cột) được chia thành 21×24 ô vuông đơn vị. Người ta muốn tô một số ô vuông đơn vị của bảng bởi một trong các màu: xanh, đỏ, vàng (có thể có vài ô vuông đơn vị không được tô màu) sao cho hai điều kiện (i) và (ii) dưới đây đồng thời xảy ra:

(i) Trong các ô vuông đơn vị cùng hàng với mỗi ô vuông đơn vị được tô màu, có không quá 1 ô khác màu với ô đó;

(ii) Trong các ô vuông đơn vị cùng cột với mỗi ô vuông đơn vị được tô màu, có không quá 1 ô khác màu với ô đó.

a) Gọi , theo thứ tự là số hàng, số cột của bảng mà trên mỗi hàng/cột đó có ít nhất 2 ô vuông đơn vị được tô xanh; , theo thứ tự là số hàng, số cột của bảng mà trên mỗi hàng/cột đó có ít nhất 2 ô vuông đơn vị được tô đỏ; , theo thứ tự là số hàng, số cột của bảng mà trên mỗi hàng/cột đó có ít nhất 2 ô vuông đơn vị được tô vàng. Chứng minh rằng



b) Gọi , , theo thứ tự là số ô vuông đơn vị được tô bởi các màu xanh, đỏ, vàng và đặt . Tìm giá trị lớn nhất của .
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 2Trích từ: Đề Chọn Đội Tuyển HSG Quốc Gia 2026-2027 - Môn Toán (Vòng 1) - Sở GD&ĐT Quảng Trị - Đề Số 1
Một trường hè toán học gồm (với ) học sinh tham gia, trong đó hai học sinh quen nhau bất kỳ có đúng học sinh quen chung và hai học sinh không quen nhau bất kỳ có đúng học sinh quen chung. Nếu ba học sinh đôi một quen nhau thì ta gọi là một nhóm "Bạn bè".

a) Xác định số lượng các nhóm "Bạn bè".

b) Chứng minh rằng: có thể chia học sinh trường hè toán học trên thành ba tổ, mỗi tổ có học sinh sao cho khi lấy ngẫu nhiên mỗi tổ một học sinh thì ba học sinh này tạo thành một nhóm "Bạn bè".
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 3Trích từ: Đề thi chọn đội tuyển Nghệ An 2026-2027
Cho hai số nguyên thỏa mãn . Trong một lễ hội, có ngọn đèn được đặt trên một vòng tròn và đánh số theo chiều kim đồng hồ. Mỗi ngọn đèn ở một trong hai trạng thái: sáng hoặc tắt.

Trong mỗi lượt ghi, trạng thái của các ngọn đèn được giữ cố định. Một người đi quanh vòng tròn theo chiều kim đồng hồ. Khi đứng tại ngọn đèn thứ , người đó ghi lại số ngọn đèn đang sáng trong ngọn đèn liên tiếp theo chiều kim đồng hồ, bắt đầu từ ngọn đèn thứ ; sau ngọn đèn thứ lại đến ngọn đèn thứ 1. Gọi số ghi được tại ngọn đèn thứ là . Sau một vòng, người đó thu được bản ghi .

a) Xác định điều kiện của để với mọi cách bố trí trạng thái của các ngọn đèn, bản ghi xác định duy nhất cách bố trí đó.

b) Trong suốt lễ hội, trạng thái của các ngọn đèn có thể được thay đổi tùy ý giữa các lượt ghi. Xác định số bản ghi phân biệt có thể thu được.
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 4Trích từ: Đề Chọn Đội Tuyển HSG Quốc Gia THPT - Hà Tĩnh - Môn Toán - Ngày 2 (20/8/2026)
Một khu vườn trồng cam có dạng bảng ô vuông kích thước được chia thành các ô vuông đơn vị. Để chiếu sáng khu vườn về ban đêm, ta đặt các bóng điện ở các đỉnh của các ô vuông đơn vị, mỗi đỉnh đặt không quá một bóng điện. Biết rằng mỗi bóng điện chỉ có thể chiếu sáng toàn bộ các ô vuông đơn vị có chung đỉnh có đặt bóng điện đó.
a) Hỏi cần dùng ít nhất bao nhiêu bóng điện để có thể chiếu sáng toàn bộ khu vườn, trong trường hợp các bóng điện hoạt động bình thường?
b) Hỏi cần dùng ít nhất bao nhiêu bóng điện để có thể chiếu sáng toàn bộ khu vườn, kể cả trong trường hợp không may có một bóng điện bất kì bị cháy (mà ta không biết cụ thể là bóng nào)?
c) Trong quá trình trồng cam, chủ vườn quyết định mở rộng khu vườn thành bảng ô vuông có kích thước . Hỏi cần dùng ít nhất bao nhiêu bóng điện để điều kiện ở câu b) vẫn được thỏa mãn?
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 5Trích từ: Đề Thi Olympic Trại Hè Hùng Vương Lần Thứ XX, 2026 - Đề Thi Toán 11
Tại chương trình Trại hè Hùng Vương lần thứ XX năm 2026, Ban tổ chức đã sắp xếp 26 buổi giao lưu và nghe giảng bài của các cựu học sinh đạt huy chương IMO của Việt Nam. Biết rằng có tất cả học sinh môn Toán đăng ký và vì theo sắp xếp chương trình, mỗi buổi sẽ có đúng 20 học sinh tham gia và 2 học sinh bất kỳ tham gia chung không quá 1 buổi. Tìm giá trị nhỏ nhất của trong từng trường hợp sau (có xây dựng ví dụ cụ thể):
a) Mỗi học sinh được tham gia không quá 2 buổi.
b) Có một số học sinh được tham gia nhiều hơn 2 buổi.
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 6Trích từ: Đề Thi Học Sinh Giỏi Toán 11 Lần 17 2026 Khu Vực ĐH&ĐB Bắc Bộ
Câu 4. (5 điểm) Trong một giải cờ vua, có 20 vận động viên tham gia. Mỗi vòng, các vận động viên được chia thành 10 cặp thi đấu với nhau. Hai vận động viên bất kỳ thi đấu với nhau không quá một lần. Tìm số nguyên dương lớn nhất thỏa mãn: Sau 4 vòng đấu, bất kể cách chia cặp đấu ra sao, có thể chắc chắn chọn ra vận động viên đôi một chưa từng thi đấu với nhau?
Xem trang câu hỏi →

Muốn biết hiện tại bạn đạt khoảng bao nhiêu điểm ở môn này? Làm thử đề nhanh 15 phút để hệ thống chấm điểm ngay.

Làm đề nhanh 15 phút ngay