Число всевозможных разбиений на 2 множества = 2 ^ k. Самый простой способ понять почему: каждый элемент принадлежит либо одному множеству либо второму. 2 варианта на каждый из k элементов. Итого 2 ^ k
А вот тут есть один момент. Это так если порядок важен, то есть если для нас разбиения [1,2,3] на [1],[2,3] и [2,3],[1] - это два разных разбиения. А если нет то, число разбиений множества равно числу Стирлинга второго рода. The number of ways of partitioning a set of n elements into m nonempty sets (i.e., m set blocks), also called a Stirling set number. For example, the set {1,2,3} can be partitioned into three subsets in one way: {{1},{2},{3}}; into two subsets in three ways: {{1,2},{3}}, {{1,3},{2}}, and {{1},{2,3}}