Файл: Ответы к экзамену комбинаторный признак умножения. Количество битовых строк длины.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.12.2023

Просмотров: 166

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

ВОПРОСЫ и ответы К ЭКЗАМЕНУ Комбинаторный признак умножения. Количество битовых строк длины k. Пусть задана последовательность событий E1, E2, E3, …, Em таких, что событие Е1осуществляется n1способами, и если события E1, E2, E3,...,Ек-1осуществились, то событие Ек может осуществиться nкспособами. Тогда существует n1х n2х n3х … х nтспособов осуществления всей последовательности событий.. Битовая строка – это строка, состоящая из элементов множества{0, 1}, т.е. каждый из элементов имеет значение 0 или 1. Сколько существует битовых строк длины 5? Сколько существует битовых строк длины k?Поскольку каждый символ строки может иметь значение 1 или 0, тосуществует два варианта выбора для каждой позиции. Следовательно, существует 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 25 битовых строк длины 5. По аналогичным соображениям, имеется 2k битовых строк длины k. Количество всех подмножеств k - элементного множества. Число всех подмножеств из элементов равно N(M(A))=2^n Комбинаторный признак сложения.  (Комбинаторный принцип сложения) Пусть S1, S 2, S3,... ,Sm – попарно непересекающиеся множества (т.е. SiSj = для всех i  j), и пусть для каждого i, множество Si содержит niэлементов. Количество вариантов вы­бора из S1 или S2или S3 или ... или Smравно n1 + n2 + n3+ … + nm. На языке теории множеств утверждение теоремы имеет вид |S1 S2 S3 ... Sm|= |S1| + |S2| + |S3| + ... + |Sm|, где |S| обозначает количество элементов множества S. Перестановки, размещения, сочетания без повторения. Перестановками -называются наборы состоящие из одного и того элементов,следования элементов. Pn=n!Размещение –называются упорядоченные наборы из элементов выбранных из n элементов, которые отличаются друг от друга, как порядком следования, так и составом элементов. mA =n!/(n-m)!nСочетание- называютсяэлементов выбранных из n элементов, которые отличаются другот друга составом элементов. mС =n!/m!(n-m)!n Бином Ньютона. Треугольник Паскаля. Свойства биномиальных коэффициентов. Формула бинома Ньютонадля натуральныхnимеет вид  , где   -биномиальные коэффициенты, представляющие из себя сочетания изnпоk,k=0,1,2,…,n, а "!" – это знак факториала).К примеру, известная формула сокращенного умножения "квадрат суммы" вида   есть частный случай бинома Ньютона приn=2.Выражение, которое находится в правой части формулы бинома Ньютона, называютразложениемвыражения(a+b)n, а выражение   называют(k+1)-ым членом разложения,k=0,1,2,…,n.Биномиальные коэффициенты для различныхnудобно представлять в виде таблицы, которая называется арифметическийтреугольник Паскаля. В общем виде треугольник Паскаля имеет следующий вид: Треугольник Паскаля чаще встречается в виде значений коэффициентов бинома Ньютона для натуральныхn: Боковые стороны треугольника Паскаля состоят из единиц. Внутри треугольника Паскаля стоят числа, получающиеся сложением двух соответствующих чисел над ним. Например, значение десять (выделено красным) получено как сумма четверки и шестерки (выделены голубым). Это правило справедливо для всех внутренних чисел, составляющих треугольник Паскаля, и объясняется свойствами коэффициентов бинома Ньютона.Для коэффициентов бинома Ньютона справедливы следующие свойства: коэффициенты, равноудаленные от начала и конца разложения, равны между собой  ,p=0,1,2,…,n; ; сумма биномиальных коэффициентов равна числу2, возведенному в степень, равную показателю степени бинома Ньютона:  ; сумма биномиальных коэффициентов, стоящих на четных местах, равна сумме биномиальных коэффициентов, стоящих на нечетных местах. Первые два свойства являются свойствами числа сочетаний. Перестановки, размещения, сочетания с повторениями. Перестановка – _ Размещение- Сочетание- 7. Признак клеток (Дирихле). Принцип Дирихле — простой, интуитивно понятный и часто полезный метод для доказательства утверждений о конечном множестве. Этот принцип часто используется в дискретной математике, где устанавливает связь между объектами («кроликами») и контейнерами («клетками») при выполнении определённых условий. В английском и некоторых других языках данное утверждение известно как «принцип голубей и ящиков, когда объектами являются голуби, а контейнерами — ящики.Этот принцип утверждает, что если множество из n элементов разбито на m непересекающихся частей, не имеющих общих элементов, гдеn > mто, по крайней мере, в одной части будет более одного элемента.На языке отображений эта формулировка означает, чтоесли в А (множестве предметов) больше элементов, чем в В (множестве ящиков), то не существует обратимого отображения А в В.Другая формулировка “ принципа Дирихле“:если n + 1 предмет поместить в n мест, то обязательно хотя бы в одном месте окажутся хотя бы двапредмета.В шутливой форме принцип Дирихле выглядит так: “нельзя посадить семерых зайцев в три клетки так, чтобы в каждой клетке находилось не больше двух зайцев “. [2] Признак математической индукции. Индукция – это переход от частного к общему, а дедукция наоборот – от общего к частному. Определение 2 9. Высказывания. Отрицание, конъюнкция, дизъюнкция, их таблицы истинности.Высказываниемназывается повествовательное предложение, о котором в данной ситуации можно сказать, что оно истинно или ложно, но не то и другое одновременно.Например, «Москва – столица России», «число 2 больше 5» – высказывания. Первое высказывание является истинным, а второе – ложным.Отрицаниемвысказывания  называется высказывание («не », «неверно, что »), которое истинно, когда ложно, и ложно, когда истинно.Таблица истинности для отрицания: Конъюнкцией (логическим умножением) двух высказываний  , называется высказывание (« и »), которое истинно только в том случае, когда и оба истинны.Таблица истинности для конъюнкций: Дизъюнкцией (логическим сложением) двух высказываний  , называется высказывание (« или »), которое истинно, когда хотя бы одно из них истинно.Таблица истинности для дизъюнкций: 10. Импликация и эквиваленция, таблицы их истинности.Импликацией двух высказываний  ,  называется высказывание  («если , то », « влечёт », «из следует », « имплицирует »), которое ложно тогда и только тогда, когда истинно, а ложно.Таблица истинности для импликаций:  Эквивалентностью высказываний  , называется высказывание (« эквивалентно », « тогда и только тогда, когда », «для того, чтобы , необходимо и достаточно, чтобы »), которое истинно тогда и только тогда, когда  и  оба истинны или ложны.Таблица истинности для эквивалентности: 11. Эквивалентные высказывания. Теорема о свойствах логических эквивалентностей.Эквиваленцией (или эквивалентностью) двух высказываний Х, У называется новое высказывание, которое считается истинным, когда оба высказывания Х, У, либо одновременно истинны, либо одновременно ложны, и ложным во всех остальных случаях.Эквиваленция высказываний Х, У обозначается символом  (или,

22. Булева алгебра.Булевой алгеброй называется дистрибутивная структура с неравными друг другу единицей 1 и нулем 0, в которой всякий элемент имеет дополнение. Булева алгебра всегда содержит не менее двух элементов. Алгебра, содержащая только 1 и 0, называется вырожденной.23. Основные законы и свойства операций Булевой алгебры.Как любая алгебраическая система булева алгебра базируется на совокупности некоторых предположений, которые принято называть аксиомами, т.е предположениями не требующими доказательств. Аксиомы определяются для двух логических значений 1 ( "ИСТИНА" ) и 0 ( "ЛОЖЬ" ) и операций логического умножения (конъюнкции), которая обозначается " & ", " · " или не обозначается вовсе, логического сложения (дизъюнкции), которая обозначатся " v ", "+", и отрицания ( инверсии ), которая обозначается горизонтальной чертой (" - ") над переменной или выражением, например, . Булевой переменной, обозначаемой обычно xi , называется переменная принимающая два логических значения { 0, 1 }.Ниже приведены аксиомы булевой алгебры относительно дизъюнкции, конъюнкции и отрицания.Аксиомы конъюнкции 0·* 0 = 0 ; 1·* 1 = 1 ; 0·* 1 = 1·* 0 = 0 ;Аксиомы дизъюнкции 0 v 0 = 0 ; 1 v 1 = 1 ; 0 v 1 = 1 v 0 = 1 ;Аксиомы отрицания Если x = 0 , то ˆх = 1 ;Если x = 1 , то ˆх = 0 ;Следующие 5 правил обычно называют теоремами булевой алгебры. Особенностью теорем булевой алгебры является то, что для их доказательства пользуются простой подстановкой значений булевых переменных. Это обусловлено тем, что переменные могут принимать только 2 значения - 0 и 1.Операции с константами : Идемпотентность (тавтология, повторение) :  Для n переменных:  Противоречие :Правило "исключенного третьего" :Двойное отрицание (инволюция) :Следующие 4 правила обычно называют законами или тождествами булевой алгебры.Ассоциативность ( ассоциативный закон ) :   Коммутативность ( коммутативный закон ) :   11. Дистрибутивность ( дистрибутивный закон ) :конъюнкции относительно дизъюнкции: дизъюнкции относительно конъюнкции: 24. Отношения множеств. Область определения и множество значений отношения. Обратное отношение. Область определения отношения R – это подмножество всех элементов х множества Х, для которыхнайдется элемент y, связанный с данным элементом отношением R. Область значения отношения R – подмножество всех элементов y множества У, для которых найдутся элементы x, связанные с y отношением R (). Пример: Если область определения отношения совпадает с некоторым множеством X, то говорят, что отношение определено на X. Итак, если R — отношение на множестве X, то R X X. Множество всех первых элементов пар из R называется областью определения отношения R. Множеством значений отношения R называется множество всех вторых элементов пар из R. Обратное отношение (отношение, обратное к R) — это двухместное отношение, состоящее из пар элементов (у, х), полученных перестановкой пар элементов (х, у) данного отношения R. Обозначается: R−1. Для данного отношения и обратного ему верно равенство: (R−1)−1= R. Взаимо-обратные отношения(взаимообратные отношения) — отношения, являющиеся обратными друг по отношению к другу. Область значений одного из них служит областью определения другого, а область определения первого — областью значений другого. 25. Специальные свойства отношений на А. Частично упорядоченные множества.Бинарным отношением на множестве А называется подмножество его квадрата RÍ A2. Бинарным отношением между множествами А и В называются подмножество принадлежащее декартовому произведению 2-х множеств: RÍ АхВ.Если упорядоченная пара (а1, а2) принадлежит отношению R, то говорят что а1 R а2, то есть между элементом а1 и а2 уст-но отношение R.Областью определения бинарного отношения называется множество элементов а, в котором в принадлежит бинарному отношению: þR={a|bÎ aRb}.Областью значения бинарного отношения называют множество b, в котором а принадлежит бинарному значению:PR={b|aÎ aRb }.Обратное отношение для отношения R называется отношение: R-1={(b,a)|(a,b) Î R }.Отношение можно задать:-с помощью любого способа задания множеств-С помощью матрицы бинарного отношения. Матрица бинарного отношения это квадратная матрица R элементы которой определяются следующим образом rij=1, (ai,aj)Î R, 0 – в противном случае.-С использованием графа. Каждому бинарному отношению можно подставить в соответствие граф G(X,U), содержащий множество вершин Х, и множество ребер U. При этом вершины ajai соединяются дугой если упорядоченная пара ajai Î R. Так как отношения являются множеством упорядоченных пар, то для отношения можно определить те же операции, что и для множеств (объединение, пересечение, разность, дополнение, симметрическая разность).

Взвешенные графы

Ремарка

Функциональное отношение f между элементами множеств А и В называетсяфункциейилиотображениемА в В, если  и обозначается

Множество А называется областью определения функции, множество В -областью значения функции.

Если y=f(x), то y называетсяобразомпри отображении f точки x, а x называетсяпрообразомпри отображении f точки y.

Пусть  , тогда называетсяобразом множества (подмножества)М при отображении f. В частности,  образ множества А при отображенииf.

Пусть  тогда прообраз множества С при отображенииf. В частности, 

Композиция

Определение1.Пусть f и g – функции, причем g: AB, f: BC.Композицией(суперпозицией, произведением) функций f и g называется отображение A в C, значением которого для произвольного  служитf(g(x)).

Обозначение:  или  , то есть (fg)(x)=f(g(x)).

Определение2.Отображение 
и называется равными тогда и только тогда, когдаf(x)=g(x) 

Пример:Пусть  и – функции, определяемые следующим образом:

; g(x)=1–x. Тогда

; 

Из примера видно, что  .

Теорема1:Пусть  , и – отображения. Тогда   и  - отображенияA в D , причем  (1), то есть произведения отображений ассоциативно

Доказательство.   имеем:



Следовательно, равенство (1) справедливо.

Что и требовалось доказать.

30. Биекция и перестановка. Обратная функция.

Бие́кцияотображение, которое является одновременно исюръективным, иинъективным. При биективном отображении каждому элементу одного множества соответствует ровно один элемент другого множества, при этом определено обратное отображение, которое обладает тем же свойством. Поэтому биективное отображение называют такжевзаимно однозначным отображением(соответствием).

Биективное отображение, являющеесягомоморфизмом, называютизоморфнымсоответствием.

Перестановкой из n элементов называется последовательность состоящая из всех элементов некоторого n-‘элементного множества причем число элементов этой последовательности равно n.

Обратной называется такая функция, для которой каждое ее значение (переменная y) определяется одним значением независимой переменной x из некоторого заданного множества X.

В алгебре принято следующее обозначение обратной функции:

Отметим, что не всякая функция является обратимой. Например, к квадратичной зависимости типаневозможно найти обратную функцию, так как два значения независимой переменной x задают одно значение переменной y.

Если теперь ограничить множество возможных значений аргумента интервалом, обратной функцией к исходной параболе станет функция видаСуществование обратной функции стало возможным, поскольку теперь аргумент может принимать только положительные значения.

Сформулируем необходимое условие обратимости функции.

К функции f(x) можно найти обратную тогда и только тогда, когда соблюдено каждое из представленных условий:

  • f(x)— непрерывно возрастающая или убывающая на заданной области допустимых значений X;

  • одно значение переменной x задает только одно значение переменной y.



31. Числовые матрицы. Операции над матрицами.

Матрицей называется таблица чисел (выражений), имеющая m строк и n столбцов

Если матрица содержит 1 строку и n столбцов, то она называется матрицей-строкой

Если матрица содержит m строк и 1 столбец, то она называется матрицей-столбцом.


Матрица, у которой совпадает количество столбцов с количеством строк, называется квадратной.

Транспонированной к исходной квадратной матрице называется такая матрица, строки которой заменены на соответствующие столбцы, а столбцы - на соответствующие строки.

Матрицу, у которой все элементы, стоящие под главной диагональю равны нулю, будем называть треугольной

Матрица, все элементы которой равны нулю, за исключением элементов, стоящих на главной диагонали,

Суммой (разностью) двух матриц   и   одинаковой структуры называется матрица той же размерности   элементы которой вычисляются по формуле: 



32. Матричное представление отношения. Булева матрица. Булевы операции над Булевыми матрицами.
Булевой матрицей (Boolean matrix) называется матрица, элементы которой принимают двоичные значения, т.е. 0 или 1.
 Матрицей бинарного отношения P называется матрица ||P||=(pij) размерности n x m, где n=|A|, m=|B|



Если R являетсядвоичным отношениеммежду конечнымииндексированными наборами X и Y (так что RX × Y), то R может быть представлен логической матрицей M, чьи индексы строки и столбца индексируют элементы X и Y соответственно, так что элементы M определяются как: