d

Nếu ta chọn một tập toàn số chẵn thì a^2+b^2 là hợp số. Trong tập A lại có 8 số chẵn nên k>8=>k>=9. Ta sẽ chứng minh k=9 là giá trị nhỏ nhất cần tìm.

Xây dựng dãy gồm 8 phần tử:

(1,4);(2,3);(5,8);(6,11);(7,10);(9,16);(12,13);(14,15)

Theo dirichlet toàn tại 2 phần tử cùng thuộc 1 số trong dãy trên nên ta sẽ có ngay điều phải chứng minh (Do tổng bình phương các số trong đó đều là snt)
 

Thật lòng xin lỗi vì bây giờ mới nhìn thấy bài tag của bạn.

Lời giải:

Tập hợp $A$ bao gồm $8$ số chẵn và $8$ số lẻ.

Nếu \(k\leq 8\). Ta có thể chọn một tập hợp \(S\) gồm $k$ phần tử chỉ gồm toàn số chẵn hoặc toàn số lẻ. Khi đó, mọi \(a,b\in S\) thì \(\left\{\begin{matrix} a^2+b^2\vdots 2\\ a^2+b^2> 2\end{matrix}\right.\) hay \(a^2+b^2\not\in\mathbb{P}\) (không thỏa mãn)

Do đó \(k>8\)

Nếu \(k=9\). Ta sẽ chỉ ra $k=9$ là số nhỏ nhất thỏa mãn bằng cách xét 8 nhóm sau:

\((1,16)\); \((2,15); (3,10); (4, 11); (5,6); (7,12); (8, 13); (9, 14)\)

(các cặp này được lấy ra từ 16 số nguyên dương thỏa mãn tổng các bình phương là số nguyên tố)

Khi đó trong tập $S$ gồm $9$ phần tử, theo nguyên lý Dirichlet ta luôn tồn tại ít nhất \(\left[\frac{9}{8}\right]+1=2\) phần tử thuộc cùng một nhóm, tức là trong tập S gồm $9$ phần tử luôn chọn ra được 2 phần tử \((a,b)\) thỏa mãn \(a^2+b^2\) là số nguyên tố.

Vậy \(k=9\)

k nhỏ nhất = 9.

Số tập hợp con có k phần tử của tập hợp A (có 18 phần tử)

\(C_{18}^k\left(k=1,.....,18\right)\)

Để tìm max \(C_{18}^k,k\in\left\{1,2,.....,18\right\}\) (*), ta tiến hành giải bất phương trình sau :

\(\frac{C_{18}^k}{C_{18}^{k+1}}< 1\)

\(\Leftrightarrow C_{18}^k< C_{18}^{k+1}\)

\(\Leftrightarrow\frac{18!}{\left(18-k\right)!k!}< \frac{18!}{\left(17-k\right)!\left(k+1\right)!}\)

\(\Leftrightarrow\left(18-k\right)!k!>\left(17-k\right)!\left(k+1\right)!\)

\(\Leftrightarrow17>2k\)

\(\Leftrightarrow k< \frac{17}{2}\)

Điều kiện (*) nên k = 1,2,3,.....8

Suy ra \(\frac{C_{18}^k}{C_{18}^{k+1}}>1\) khi k = 9,10,...,17

Vậy ta có 

\(C^1_{18}< C_{18}^2< C_{18}^3< .........C_{18}^8< C_{18}^9>C_{18}^{10}>.....>C_{18}^{18}\)

Vậy \(C_{18}^k\) đạt giá trị lớn nhất khi k = 9. Như thế số tập hợp con gồm 9 phần tử của A là số tập hợp con lớn nhất.