本题导读

本题考查排列与组合的应用,以及数的奇偶性。

📌【题干】

Question

(2024年上海卷)设集合 中的元素皆为无重复数字的三位正整数,且元素中任意两者之积皆为偶数,则集合中元素个数的最大值为 ____.

🔍【思路分析】

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  1. 数论条件转化:设 。若 严格为偶数,根据整数乘法的奇偶性质, 和 中必须至少有一个是偶数。反过来说,如果集合 中存在两个或更多的奇数,那么将这两个奇数挑出来相乘,其积必然是奇数,这就破坏了题干条件。因此,集合 中至多只能允许存在 1 个奇数。
  2. 最大化策略确定:为了让集合 的元素个数达到最大化,我们的建组策略应该是:收录所有符合条件的无重复数字的三位偶数,再额外塞入 1 个符合条件的奇数。
  3. 分类计数三位偶数:在三位数计数中,数字 “0” 具有双重特殊性(既是偶数的末尾标志,又绝对不能放在百位担当最高位)。因此,必须对个位数是否为 0 展开分类讨论。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

第一步:翻译数论性质,确立最大化 根据整数的乘法性质:

  • 题目要求集合中“任意”两者之积皆为偶数,说明集合内绝不能出现两个及以上的奇数。 因此,集合中奇数的个数最大只能为 1。

第二步:分类讨论计数无重复数字的三位偶数 组成三位数的数码库为 ,共 10 个数字。 为了保证是偶数,个位数字必须在 中挑选。我们针对数字 “0” 进行分类:

  • 情况 1:个位数字严格为 0

  • 个位:只有 1 种选择(即固定为 0)。

  • 百位:由于 0 已经被个位占用,百位从 中任选,共有 9 种选择(此时天然规避了最高位为 0 的风险)。

  • 十位:不能与百位、个位重复,从剩余的 个数字中任选,有 8 种选择。

  • 小计: 个。

  • 情况 2:个位数字不为 0(即个位在 中)

  • 个位:从 4 个非零偶数中任选,有 4 种选择。

  • 百位:最高位不能为 0,且不能与个位数字重复,故从 10 个数字中刨除 0 和个位已用的数字,还剩 种选择。

  • 十位:不能与百位、个位重复(但此时十位可以安全选 0 ),故从剩余的 个数字中任选,有 8 种选择。

  • 小计: 个。

第三步:求和汇总 符合条件的所有无重复数字的三位偶数总数为: 将允许并入的 1 个奇数累加进来,可得集合 元素个数的最大值为:

【答案】:329

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:乘积奇偶性的临界判定、排列组合乘法原理与分类加法原理的综合、特殊位置(最高位)与特殊元素(零)的优先编排法。
  2. 核心方法:极端元素隔离分类讨论法。
  3. 避坑指南:
  • 误解“任意两者之积为偶数”:高频错误是误以为集合里只能全部是偶数,漏掉了可以包含“独立唯一一个奇数”的边界,从而错填成 328。
  • “0” 的控制链条断裂:在计算情况 2(个位不为 0)时,百位选择时常常忘记刨除数字 0。牢记口诀:“三位数计数,0 既防尾又防首”。每次个位一旦选定非 0 偶数,百位必须同时满足“非 0 且非个位”的双重过滤。
  • 十位可选数算错:在定下个位和百位后,十位面临的选择数是整个数码 10 个中减去 2 个,仍然是 8,部分考生会惯性地写成 7,导致全盘皆输。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题源自教材选择性必修第三册第六章《计数原理》中排列与组合的经典数码排列应用题。属于上海卷拉开填空题中档分差的思维筛选题。
  2. 结论推广: 在组合计数问题中,“乘积为偶数(或特定倍数)”是一类非常标准的逻辑约束约束条件:
  • 两数之积为偶数 奇数个数 ;
  • 两数之积为奇数 内部必须全为奇数;
  • 三数之积为偶数 奇数个数 。 通过这一互斥性逻辑,可以将大容量的复杂交织计数,成功简化隔离为纯正的、无干扰的分类独立计数系统。

🔗【关联脉络】

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