На числовой прямой даны три отрезка: P = [257, 1000], Q = [5, 100] и R = [99, 258]. Какова наименьшая длина отрезка A, при котором формула ((x∈/A)∨(x∈R))∧((x∈/A)∨(x∈P)∨(x∈Q)) тождественно истинна, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х?
Цель понять: определить минимальную длину отрезка A на числовой прямой так, чтобы формула была тождественно истинна.
1) Смысл логики
- Обозначим неравенство как: (x ∉ A) ∨ (x ∈ R) и (x ∉ A) ∨ (x ∈ P) ∨ (x ∈ Q).
- Это тождественно истинно для всех x тогда и только тогда, если для любых x ∈ A выполняются x ∈ R и x ∈ P ∪ Q. Иными словами, A должно быть подмножеством R ∩ (P ∪ Q).
2) Найдём R ∩ (P ∪ Q)
- P = [257, 1000], Q = [5, 100], поэтому P ∪ Q = [5,100] ∪ [257,1000].
- R = [99, 258].
- Пересечение:
- R ∩ [5,100] = [99,100]
- R ∩ [257,1000] = [257,258]
- Итого S = R ∩ (P ∪ Q) = [99,100] ∪ [257,258].
3) Что можно выбрать в качестве A
- Необходимо, чтобы A ⊆ S. То есть A целиком лежит в одном из двух маленьких интервалов [99,100] или [257,258], или в их объединении (но любые точки вне этих интервалов нарушат условие).
- Минимальная длина отрезка A, который удовлетворяет этому, теоретически равна нулю, если допускается degenerate отрезок (отрезок с конечной точкой). Можно взять A как точку, принадлежащую S, например A = [99, 99].
4) Ответ
- Минимальная длина A: 0 (если допускаютсяdegenerate отрезки).
- Пример подходящего A: A = [99, 99] (или A = [100, 100], или [257, 257], или [258, 258]).
Примечание на случай требования непустого отрезка: если A должен быть с положительной длиной, то минимальная положительная длина не достигается (infimum равна 0); можно выбрать A любого очень маленького размера внутри одного из интервалов [99,100] или [257,258].