Diskret matematik: Övningstentamen 4



Relevanta dokument
18 juni 2007, 240 minuter Inga hjälpmedel, förutom skrivmateriel. Betygsgränser: 15p. för Godkänd, 24p. för Väl Godkänd (av maximalt 36p.

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 5

Diskret matematik: Övningstentamen 1

Lösningar till Algebra och kombinatorik

, S(6, 2). = = = =

Träning i bevisföring

Kombinatorik. Författarna och Bokförlaget Borken, Kombinatorik - 1

Lösning till tentamensskrivning i Diskret Matematik, SF1610 och 5B1118, torsdagen den 21 oktober 2010, kl

Explorativ övning 9 RELATIONER OCH FUNKTIONER

7, Diskreta strukturer

Lösning till tentamensskrivning på kursen Diskret Matematik, moment A, för D2 och F, SF1631 och SF1630, den 10 januari 2011 kl

a n = A2 n + B4 n. { 2 = A + B 6 = 2A + 4B, S(5, 2) = S(4, 1) + 2S(4, 2) = 1 + 2(S(3, 1) + 2S(3, 2)) = 3 + 4(S(2, 1) + 2S(2, 2)) = = 15.

Lösning till tentamensskrivning i Diskret Matematik för CINTE och CMETE, SF1610 och 5B1118, tisdagen den 7 januari 2014, kl

Tentamen TMV210 Inledande Diskret Matematik, D1/DI2

Lösning av tentamensskrivning i Diskret Matematik för CINTE och CMETE, SF1610, tisdagen den 27 maj 2014, kl

INDUKTION OCH DEDUKTION

Hjalpmedel: Inga hjalpmedel ar tillatna pa tentamensskrivningen. 1. (3p) Los ekvationen 13x + 18 = 13 i ringen Z 64.

Lösning till tentamensskrivning i Diskret Matematik för CINTE och CMETE, m fl, SF1610, tisdagen den 2 juni 2015, kl

Lösningsförslag till Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p 11 april, 2002

Algebra och Diskret Matematik A (svenska)

Lösningar för tenta i TMV200 Diskret matematik kl. 14:00 18:00

Bonusmaterial till Lära och undervisa matematik från förskoleklass till åk 6. Ledning för att lösa problemen i Övningar för kapitel 5, sid

a), c), e) och g) är olikheter. Av dem har c) och g) sanningsvärdet 1.

Lösningar för tenta i TMV200 Diskret matematik kl. 14:00 18: Svar: Ja, det gäller, vilket kan visas på flera sätt (se nedan).

1. 20 identiska bollar skall delas ut till fem flickor och fem pojkar. På hur många olika sätt kan detta ske om

{ } { } En mängd är en samling objekt A = 0, 1. Ex: Mängder grundbegrepp 5 C. Olof M C = { 7, 1, 5} M = { Ce, Joa, Ch, Je, Id, Jon, Pe}

Algebra och Diskret Matematik A (svenska)

Lösningar till Algebra och kombinatorik

Tentamensskrivning i Diskret Matematik för CINTE och CMETE, SF1610, onsdagen den 20 augusti 2014, kl

Relationer. 1. Relationer. UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Erik Melin. Specialkursen HT07 23 oktober 2007

MA2047 Algebra och diskret matematik

Diskret matematik. Gunnar Bergström

Flera kvantifierare Bevis Direkt bevis Motsägelse bevis Kontrapositivt bevis Fall bevis Induktionsprincipen. x y (x > 0) (y > 0) xy > 0 Domän D = R

Tentamen TMV210/MMGD10 Inledande Diskret Matematik, D1/GU

Induktion, mängder och bevis för Introduktionskursen på I

Föreläsning 8 i kursen Ma III, #IX1305, HT 07. (Fjärde föreläsningen av Bo Åhlander)

Problem att fundera över

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik Sammanfattning, del II

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 2

Lösning till tentamensskrivning i Diskret Matematik för CINTE, CL2 och Media 1, SF1610 och 5B1118, onsdagen den 17 augusti 2011, kl

MATEMATIKENS SPRÅK. Syftet med denna övning är att med hjälp av logik lära oss att uttrycka matematik mer exakt,

MITTUNIVERSITETET TFM. Tentamen Algebra och Diskret Matematik A (svenska) Skrivtid: 5 timmar. Datum: 9 januari 2007

A B A B A B S S S S S F F S F S F S F F F F

Riksfinal. Del 1: 6 uppgifter Tid: 60 min Maxpoäng: 18 (3p/uppgift) OBS! Skriv varje uppgift på separat papper och lagets namn på samtliga papper.

Begreppen "mängd" och "element" är grundläggande begrepp i matematiken.

75059 Stort sorteringsset

Låt n vara ett heltal som är 2 eller större. Om a och b är två heltal så säger vi att. a b (mod n)

Den matematiska analysens grunder

Diofantiska ekvationer

Lars-Daniel Öhman Lördag 2 maj 2015 Skrivtid: 9:00 15:00 Hjälpmedel: Miniräknare, lock till miniräknare

Tentamen i TDDC75 Diskreta strukturer

Algebra och kryptografi Facit till udda uppgifter

Om relationer och algebraiska

Föreläsning 4: Giriga algoritmer. Giriga algoritmer

Abstrakt algebra för gymnasister

IX Diskret matematik

Träd. Sats. Grafer. Definition. En fullständig graf har en båge mellan varje par av noder. Definition

NMCC Sigma 8. Täby Friskola 8 Spets

Permutationer med paritet

Relationer och funktioner

Grafer. 1 Grafer. Grunder i matematik och logik (2015) 1.1 Oriktade grafer. Marco Kuhlmann

Övningshäfte 2: Induktion och rekursion

Övningshäfte 3: Funktioner och relationer

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

4-7 Pythagoras sats. Inledning. Namn:..

Svar och arbeta vidare med Student 2008

Kapitel 2: De hela talen

Matematik 5 Kap 1 Diskret matematik I

729G04 - Diskret matematik. Lektion 3. Valda lösningsförslag

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik II

ANDREAS REJBRAND Matematik Numeriska serier. Andreas Rejbrand, april /29

σ 1 = (531)(64782), τ 1 = (18)(27)(36)(45), τ 1 σ 1 = (423871)(56).

MITTUNIVERSITETET TFM. Modelltenta Algebra och Diskret Matematik. Skrivtid: 5 timmar. Datum: 1 oktober 2007

MA2047 Algebra och diskret matematik

Under min praktik som lärarstuderande

Hur många registreringsskyltar finns det som inte innehåller samma tecken mer än en

TMS136. Föreläsning 1

Begreppen "mängd" och "element" är grundläggande begrepp i matematiken.

MA2047 Algebra och diskret matematik

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

Matematik, KTH Diskret matematik för D3, ht 2014 B.Ek. Några extra exempel

Mängder, funktioner och naturliga tal

Sidor i boken , , 3, 5, 7, 11,13,17 19, 23. Ett andragradspolynom Ett tiogradspolynom Ett tredjegradspolynom

formler Centralt innehåll

Lösningsförslag till Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p 20 december, 2001

Grundläggande logik och modellteori (5DV102)

(a) om vi kan välja helt fritt? (b) om vi vill ha minst en fisk av varje art? (c) om vi vill ha precis 3 olika arter?

Lösningsförslag Cadet 2014

Avd. Matematisk statistik

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik I

Handbok för volontärer

Kap. 8 Relationer och funktioner

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik I

Algebra I, 1MA004. Lektionsplanering

Lösningsförslag till tentamensskrivning i SF1610 Diskret Matematik för CINTE 30 maj 2018, kl

matematik Syfte Kurskod: GRNMAT2 Verksamhetspoäng: KuRSplanER FöR KoMMunal VuxEnutBildninG på GRundläGGandE nivå 55

LMA033/LMA515. Fredrik Lindgren. 4 september 2013

Matematisk kommunikation för Π Problemsamling

Det övergripande syftet med min avhandling var att beskriva och

Lösningsförslag till Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p 22 augusti, 2001

Transkript:

Diskret matematik: Övningstentamen 22. Beskriv alla relationer, som är såväl ekvivalensrelationer som partiella ordningar. Är någon välbekant relation sådan? 23. Ange alla heltalslösningar till ekvationen 77x 105y c, där c är det största heltalet i intervallet [1, 50], för vilket ekvationen är lösbar. 2. Är påståendet r en logisk konsekvens av premisserna p q och (p r) q? 25. Hur många av heltalen 1, 2,...,10000 är jämnt delbara med 7, men inte med 5 och inte heller med? 2. Betrakta alla permutationer av svenska alfabetets 28 bokstäver. (a) I hur många av dessa kan man utläsa ordet JULAFTON? (b) I hur många av dessa kan man utläsa DATOR eller TORKHUV? 27. Om ett visst träd vet vi att det, förutom en nod av grad 5, en nod av grad, två noder av grad 3 och två noder av grad 2, innehåller enbart löv. Hur många måste löven vara? 28. Undersök m.h.a. Boolesk algebra, om det för alla mängder A, B, C gäller (A C) Â (BÂA) c (B C) Â (A B C) 29. Bevisa att summan av kuberna på tre på varandra följande heltal är delbar med 9. 30. På hur många olika sätt kan man förflytta sig kortast möjliga väg 9 kvarter österut och kvarter norrut i en stad med rektangulärt gatusystem (från A till B i figuren nedan)? B A

Diskret matematik: Övningstentamen 5 31. Förenkla (så mycket som möjligt) uttrycket (A C) Â (BÂA) c 32. Låt A {a, b, c, d}. Ange två olika ekvivalensrelationer på A, som båda innehåller paren (a, b) och (c, b). 33. Heltalen a och b har följande primtalsfaktoriseringar: a 2 10 3 8 5 7 5 resp. b 2 7 3 10 5 3 7 5. (a) Hur många positiva delare har produkten a b? (b) Vad är SGD(a, b)? (c) Hur många av a.s delare är kvadrater (på heltal)? 3. Avgör om uttrycken ( p q) ( q r) och (p r) ( p q r) är logiskt ekvivalenta eller om något är en logisk konsekvens av det andra. 35. Antag att för talföljden a 0 1,a 1,a 2,..., bestående av positiva tal, gäller a 2 n a n 1 a n1 för n 1, 2, 3,... Visa att a 1 a 1/2 2 a 1/3 3... a 1/n n... 3. Bestäm en maximal matchning för trädet 7 8 2 1 3 10 5 9 37. Låt n kª antalet olika sätt att placera n olika föremål i k likadana lådor, så att ingen låda blir tom (s.k. Stirlingtal av andra slaget). Bevisa att ½ ¾ ½ ¾ ½ ¾ n 1 n n k k k 1 k 5

Diskret matematik: Övningstentamen 38. Hur många relationer, bestående av minst par av relaterade objekt, kan definieras mellan mängderna A {Kalle,Pelle, Rolle, Olle} och B {Anna, Anja, Annika}? På vilket sätt skiljer sig här den matematiska innebörden av ordet relation från den vardagliga? 39. Antag att G är en graf med k komponenter som alla är träd med minst två noder. Visa att G har minst 2k noder av grad 1. 0. Visa att det ur varje grupp av människor går att plocka ut två stycken som har lika många bekanta bland övriga i gruppen. (Härvid antar vi att om X anses bekant med Y, så anses även Y bekant med X.) 1. En grupp om 2n personer delas slumpmässigt in i två lika stora delgrupper (halvor). Hur stor är sannolikheten att ett utvalt par hamnar i samma delgrupp? 2. Låt A, B, C vara tre delmängder av en viss grundmängd U. Låt M vara den delmängd till U som definieras av det skuggade området i Venndiagrammet A B C Låt χ : U {0, 1} beteckna den karaktäristiska funktionen för mängden M ½ 1, om x M χ (x) 0, om x UÂM Definiera g : U {0, 1} 3 så här ½ g (x) (a, b, c), där a 1, om x A a 0, om x/ A b 1, om x B b 0, om x/ B c 1, om x C c 1, om x/ C Låt slutligen f : {0, 1} 3 {0, 1} vara den funktion som uppfyller χ (x) f (g (x)) för alla x U Uttryck f på (a) disjunktiv normalform (b) konjunkiv normalform

22. Ekvivalensrelationer är symmetriska : xry yrx Partiella ordningar är antisymmetriska : ¾ xry x y yrx Om nu arb gäller för två objekt a och b och en relation R som är "både och", får vi successivt att bra och a b gäller. D.v.s. två olika objekt kan inte vara relaterade. Däremot gäller, p.g.a. reflexiviteten att ara för alla a i den aktuella mängden. Så de här relationerna svarar mot en uppdelning av grundmängden i ekvivalensklasser bestående av enstaka element. Exempel: Likhetsrelationen på en mängd av tal. ("Tycka om"-relationen i en egoistisk värld, där var och en tycker bara om sig själv :-) 23. SGD(77, 105) 7, eftersom primtalsfaktoriseringarna är 77 7 och 105 3 5 7 (alternativt Euklides algoritm). Ekvationen är alltså lösbar dåå c är en multipel av 7 och vi skall sätta c 9. 77x 105y 9 x 15y 7 x 7 15y y y 1 y y Svar: y k Z y k y k 3k 1 k k n Z k n y 3 n 1 n n 1 x 1 (n 1) n 2 15n ½ x 2 15n y 1n n Z 2. Kan det inträffa att p q och (p r) q är sanna, men r falsk? Om (p r) q är sann, så är q falsk. Om q är falsk och p q är sann, är p också falsk. Men då p, q och r är falska, är även (p r) q falsk. Omöjligt, alltså. Svar: ja. Alternativ med Boolesk algebra Översättningstabell: Logiskt uttryck är sant omm... p q p q p q p q Premisserna kan uttryckas... Booleskt uttryck är 1 pq p q p q ( p q)(p q) 1 ( p q)(p q)(p r) q (pq p q) q (p r) p q (p r) p qr Av detta kan man avläsa att premisserna är sanna dåå p och q är falska, medan r sann. Alltså svar: ja. 25. A k {tal i intervallet som är delbara med k}. A j,k {tal delbara med såväl j som k}, etc. Vi söker A 7 A 7 (A 5 A ) A 7 (A 7 A 5 ) (A 7 A ) inklusion-exklusionsprincipen A 7 A 5,7 A 7, A 5,7, A 5,7 A 5 7 A 35, eftersom SGD(5, 7) 1 och analogt för A 7, och A 5,7, Låt bxc beteckna det största heltalet som är x. A 7 128 7 A 5,7 285 35 A 7, 129 77 A 5,7, 25 385 Härav svar: 128 285 129 25 1039

2. a) Ordet JULAFTON består av 8 olika bokstäver. De permutationer där dessa 8 bokstäver "sitter ihop" kan vi få genom att först ordna övriga 28 820bokstäver, vilket kan göras på 20! olika sätt, och sedan "skjuta in" JULAFTON i klump på något av de 21 platserna framför alla övriga 20, efter alla övriga 20, eller mellan två av övriga 20. Alltså totalt 20! 21 21! st. permutationer. b) Samma resonemang som i a) ger att # permutationer som innehåller DATOR (28 5 1)! 2!, #permutationersominnehållertorkhuv (28 7 1)! 22!, medan # perm. med såväl DATOR som TORKHUV # permutationer med DATORKHUV, d.v.s. (28 9 1)! 20! Inklusion-exklusionprincipen ger nu det sökta antalet 2! 22! 20! 10 23 27. "Löven" är noder av grad 1. Kalla deras antal x. För alla grafer G gäller X grad v 2 (# bågar i G) v nod i G För alla träd gäller (# bågar) (#noder) 1 Kombinera nu detta med upplysningarna i texten: 53322x 2 ( x 1) x 9 28. Först en allmän observation: och följaktligen AÂB A B c AÂB c A (B c ) c A B 29. (n 1) 3 n 3 (n 1) 3 n 3 3n 2 3n 1n 3 n 3 3n 2 3n 1 3n 3 n 3n n 2 2 Om n är delbart med 3, så är 3n delbart med 9. Annars är modulo 3 n ±1 n 2 2 123 0 ochdärmedär3 n 2 2 delbart med 9. 30. µ 9 5005 31. T.ex. m.h.a. Venndiagram inses att A C A (BÂA) c Därmed A CÂ (BÂA) c Med Boolesk algebra (som i 28) : ac (ba) aabc 0 bc 0 32. En ekv.relation är helt bestämd av sina ekv.klasser: Två element i A är relaterade då och endast då de tillhör samma ekvivalensklass. Symmetrin och transitiviteten hos ekv.relationer medför att, förutom (a, b) och (c, b), måste även (b, c) och (a, c) ingå. Alltså måste a, b, och c tillhöra samma ekv.klass. Det finns då två ekv.relationer av önskat slag: den som partionerar A iklasserna{a, b, c} och {d}, samt den med en enda ekvivalensklass {a, b, c, d} (den för vilken alla par är relaterade). 33. a) 18 19 8 10 1 10 så i Boolesk algebra motsvaras AÂB c av ab. Vår likhet kan alltså översättas så här: (a c) ba bcabc cba bc a b c cba bca 00 b) c) 2 7 3 8 5 3 7 5 0 592 81 952 17 000 5 3 3 270 7

3. För korthetens skull, betecknar jag uttrycken med A resp. B. p q r p q q r p r q r p q r A B 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 Av tabellen framgår att A B är en tautologi, däremot inte B A. Så uttrycken är inte logiskt ekvivalenta, men B är en logisk konsekvens av A. Med Boolesk algebra: A pq qr B ( p r)(p q r) pp pq pr pr qr r pq ( p p q 1)r pq r Härav kan vi se att A B, men att likhet inte behöver inträffa, vilket ger slutsatser som ovan. 35. Induktionsbevis: Basfallet a 1 a 1/2 2 fås ur a 2 1 1 a 2 Induktionssteget: Antag a 1/(n 1) n 1 a 1/n n. Det ger a n 1 a (n 1)/n n Av a 2 n a n 1 a n1 följer då att a 2 n a (n 1)/n n a n1 a 2 (n 1)/n n a n1 a (n1)/n n a n1 a 1/n n a 1/(n1) n1 3. Högst en av noder 7 och 8 kan ingå i matchningen. Likaså högst en av noder 10 och. Alltså kan högst 29noder ingå i matchningen, d.v.s. högst 8, eftersom matchning innebär att vi parar ihop noder och ingen nod kan ingå i mer än ett par. Matchningar med 8 noder (d.v.s. bågar) finns, t.ex. {7, }, {2, 5}, {1, 3}, {, 10} 37. ª n1 k är antalet sätt att fördela n 1 olika föremål. Numrera föremålen 1, 2,...,n, n1. Fördelningarna kan indelas i två kategorier: i) Fördelningar, där föremål n 1ligger ensam i en låda. Vi lägger då föremål n1 i en låda spelar ingen roll vilken, eftersom de förutsätts identiska och lägger denna låda åt sidan. Kvar har vi att fördela n olika föremål på k 1 identiska lådor, vilket kan göras på n k 1ª olika sätt. ii) Fördelningar, där föremål n1 inte är ensam i sin låda. Dessa fördelningar kan vi åstadkomma genom att först fördela föremål 1, 2,..., n på de k lådorna, så att ingen blir tom kan göras på n kª olika sätt. Sedan väljer vi låda åt föremål n1 och för det har vi k alternativ de tomma lådorna var identiska, men nu är de inte längre tomma, utan innehåller olika objekt, och därmed gör det skillnad, vilken vi väljer åt föremål n 1. Två oberoende val efter varandra... multiplikationsprincipen ger antalet fördelningar av kategori ii) till n kª k Då i) och ii) ger en uppdelning av fördelningarna i disjunkta mängder, ger additionsprincipen att ½ ¾ n 1 k µ # fördeln. av kategori (i) ½ ¾ ½ ¾ n n k k 1 k µ # fördeln. av kategori (ii) 8

38. När det gäller relationer med män och kvinnor inblandade, använder vi till vardags ordet relation för ett enstaka par "relaterade" personer. I matematiken avser termen relation mängden av alla par av relaterade personer. A och B har resp. 3 element, så det går att bilda 312ordnade par av typen (a, b),a A, b B. Att definiera en relation mellan A och B är detsamma som att bestämma vilka av dessa 12 par som betraktas som relaterade personer. Antalet par som väljs får vara något av talen, 7,..., 12. Totala antalet relationer är således µ µ µ µ µ µ 12 12 12 12 12 12 7 8 9 10 µ µ µ µ µ 12 12 12 12 12 5 3 2 92 792 95 220 12 1 2510 µ 12 1 µ 12 12 µ 12 0 Lådprincipen n tal måste fördela sig på n-1 lådor ger då att minst två tal måste hamna i samma låda, d.v.s. två personer har samma antal bekanta. 39. Varje träd har minst 2 löv, och löv är detsamma som nod av grad 1. Hur vet man att varje träd har minst två löv? Välj en av trädets noder, kalla den v 1. Träd är sammanhängande grafer, så det finns minst en båge som utgår från noden. Följdenbågentillennynodv 2. Antingen är v 2 en nod av grad 1 (ett löv) eller så kan man gå från v 2 till v 3 längs en annan båge, än den vi följde från v 1 till v 2. Nod v 3.kan inte vara identisk med någon av de noder vi hittills passerat, för då skulle vi gått runt i en cykel och träd har per definition inga cyklar. Så, om man fortsätter på samma sätt, så kommer att besöka ständigt nya noder tills man så småningom kommer till en nod v j av grad 1, för graferna i den här kursen innehåller endast ändligt många noder. Alltså har vi fått tag på ett löv hittills. Återvänd till v 1 nu. Om bågen från v 1 till v 2 var den enda som utgick från v 1, så är v 1 också ett löv och vi har fått tag i två olika löv. Om inte så följer vi en annan båge ut från v på samma sätt och samma resonemang ger att vi små småningom kommer fram till en löv v k. Återigen kan inte v j och v k vara identiska, eftersom vi då skulle fått fram en cykel. Därmed har vi två olika löv. 0. Låt n antalet människor i gruppen. Möjliga antal bekanta för var och en är 0, 1,..., n 1. Men om det finns någon med 0 bekanta, så finns det ingen med n 1 bekanta! Så i själva verket finns endast n 1 alternativ för de n st. talen som anger hur många bekanta resp. person har. 1. Antal indelningar överhuvudtaget µ 2n /2 n 2. Antal indelningar, där ett visst par hamnar tillsammans µ 2n 2 n 2 Den sökta sanolikheten är alltså 2n 2 n 2 (2n 2)!n!n!2 /2 (n 2)!n!(2n)! n 1 2n 1 2n n f (a, b, c) a bc a b c ābc āb c ā bc a b āb ā bc Två ännu enklare alternativ är dock: f (a, b, c) a b āb āc a b āb bc f (a, b, c) ab ā b c f (a, b, c) f (a, b, c) ab ā b c ab ā b c ā b (a b c) 9