已知集合 P={1,2}P = \{1, 2\},集合 Q={1,2,3,4}Q = \{1, 2, 3, 4\}.
(1) 写出所有满足 P⊊X⊆QP \varsubsetneq X \subseteq Q 的集合 XX;
(2) 求满足条件的集合 XX 的个数.

完整解法

(1)

1. 分析集合 $X$ 的元素构成条件

由 P={1,2}P = \{1, 2\},Q={1,2,3,4}Q = \{1, 2, 3, 4\},且 P⊊X⊆QP \varsubsetneq X \subseteq Q,可知集合 XX 必须包含元素 11 和 22,并且还需包含元素 33 和 44 中的至少一个。

2. 列出所有满足条件的集合 $X$

集合 Q∖P={3,4}Q \setminus P = \{3, 4\} 的非空子集为 {3},{4},{3,4}\{3\}, \{4\}, \{3, 4\}。
将这些非空子集分别与 P={1,2}P = \{1, 2\} 求并集,可得所有满足条件的集合 XX 为:
{1,2,3},{1,2,4},{1,2,3,4}\{1, 2, 3\}, \{1, 2, 4\}, \{1, 2, 3, 4\}

答案

满足条件的集合 XX 为 {1,2,3}\{1, 2, 3\}, {1,2,4}\{1, 2, 4\}, {1,2,3,4}\{1, 2, 3, 4\}

(2)

1. 确定满足条件的集合 $X$ 的个数

由第 (1) 问可知,满足条件的集合 XX 共有 3 个(分别为 {1,2,3}\{1, 2, 3\}, {1,2,4}\{1, 2, 4\}, {1,2,3,4}\{1, 2, 3, 4\})。
也可由 Q∖P={3,4}Q \setminus P = \{3, 4\} 的非空子集个数直接计算:22−1=32^2 - 1 = 3 个。

答案

满足条件的集合 XX 的个数为 33

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