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

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

Lösningsförslag till Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p 14 augusti, 2002

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

Institutionen för matematik, KTH Mats Boij. Lösningsförslag till Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p 20 december, 2000

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

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

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

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

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

Algebra och kryptografi Facit till udda uppgifter

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

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

Lösning till tentamensskrivning på kursen Diskret Matematik, moment B, för D2 och F, SF1631 och SF1630, den 1 juni 2011 kl

Diskret matematik: Övningstentamen 1

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

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

Efternamn förnamn pnr årskurs

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

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

Diskret matematik: Övningstentamen 4

Lösningsförslag till övningsuppgifter, del V

x 23 + y 160 = 1, 2 23 = ,

Efternamn förnamn pnr programkod

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

Matematiska Institutionen KTH. Lösningar till några övningar inför lappskrivning nummer 7, Diskret matematik för D2 och F, vt08.

Kvalificeringstävling den 30 september 2008

Sats 2.1 (Kinesiska restsatsen) Låt n och m vara relativt prima heltal samt a och b två godtyckliga heltal. Då har ekvationssystemet

Modelltentamen. Ditt svar ska vara ett ändligt uttryck utan summationstecken.

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

Polynom över! Till varje polynom hör en funktion DEFINITION. Grafen till en polynomfunktion

Matematiska Institutionen KTH. Lösning till några övningar inför lappskrivning nummer 5, Diskret matematik för D2 och F, vt09.

Matematiska uppgifter

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

SF2715 Tillämpad kombinatorik, 6hp

1. (3p) Ett RSA-krypto har de offentliga nycklarna n = 33 och e = 7. Dekryptera meddelandet 5. a b c d e. a a b c d e

Lösningar till Algebra och kombinatorik

Några satser ur talteorin

1. (3p) Ett RSA-krypto har parametrarna n = 77 och e = 37. Dekryptera meddelandet 3, dvs bestäm D(3). 60 = = =

SF2703 Algebra grundkurs Lösningsförslag med bedömningskriterier till tentamen Måndagen den 9 mars 2009

Tentamen TMV210 Inledande Diskret Matematik, D1/DI2

29 Det enda heltalet n som satisfierar båda dessa villkor är n = 55. För detta värde på n får vi x = 5, y = 5.

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

MA2047 Algebra och diskret matematik

SF1661 Perspektiv på matematik Tentamen 20 oktober 2011 kl Svar och lösningsförslag

SF2715 Tillämpad kombinatorik Kompletterande material och övningsuppgifter Del IV

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

Manipulationer av algebraiska uttryck

LMA033/LMA515. Fredrik Lindgren. 4 september 2013

Matematiska uppgifter

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

Grupper och RSA-kryptering

IX Diskret matematik

MATEMATISKA INSTITUTIONEN STOCKHOLMS UNIVERSITET Avd. Matematik Examinator: Daniel Bergh. Lösningsförslag Algebra och kombinatorik

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

Högstadiets matematiktävling 2016/17 Finaltävling 21 januari 2017 Lösningsförslag

Lösningsförslag Junior 2018

Lösningsförslag till övningsuppgifter, del II

Övningshäfte 6: 2. Alla formler är inte oberoende av varandra. Försök att härleda ett par av de formler du fann ur några av de övriga.

Högskolan i Skövde (SK, JS) Svensk version Tentamen i matematik Lösningsförslag till del I

Kvalificeringstävling den 26 september 2017

Algebra och kryptografi

Läsanvisning till Discrete matematics av Norman Biggs - 5B1118 Diskret matematik

Om gruppers verkan på

Efternamn förnamn ååmmdd kodnr

3. Bestäm med hjälpa av Euklides algoritm största gemensamma delaren till

Kinesiska restsatsen

Matematikcirkel Katedralskolan 4 december 2013 Gott och Blandat

SF2703 Algebra grundkurs Lösningsförslag med bedömningskriterier till tentamen Fredagen den 5 juni 2009

Matematisk kommunikation för Π Problemsamling

MA2047 Algebra och diskret matematik

Matematiska uppgifter

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

Talteori (OBS en del frågor gäller diofantiska ekvationer och de tas inte upp från och med hösten 2012)

Högstadiets matematiktävling 2017/18 Kvalificeringstävling 14 november 2017 Lösningsförslag och bedömningsmall

Euklides algoritm för polynom

SF1661 Perspektiv på matematik Tentamen 24 oktober 2013 kl Svar och lösningsförslag. z 11. w 3. Lösning. De Moivres formel ger att

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 5

Hela tal LCB 1999/2000

Matematisk kommunikation för Π Problemsamling

Om relationer och algebraiska

x f (x) dx 1/8. Kan likhet gälla i sistnämnda relation. (Torgny Lindvall.) f är en kontinuerlig funktion på 1 x sådan att lim a

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik Sammanfattning, del II

Kängurutävlingen Matematikens hopp

Efternamn förnamn pnr årskurs

Avdelning 1, trepoängsproblem

Svar och arbeta vidare med Student 2008

4. Bestäm alla trippler n 2, n, n + 2 av heltal som samtliga är primtal. 5. Skriv upp additions- och multiplikationstabellen för räkning modulo 4.

TENTAMEN. Matematik 1 Kurskod HF1903 Skrivtid 13:15-17:15 Onsdagen 25 september 2013 Tentamen består av 3 sidor

Delbarhet och primtal

Vi börjar med en viktig definition som inte finns i avsnitt 3.4 i [EG], den formella definitionen av kongruens modulo n:

1 som går genom punkten (1, 3) och är parallell med vektorn.

Algoritmer, datastrukturer och komplexitet

Lösningar till udda övningsuppgifter

RSA-kryptering och primalitetstest

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

Algebra och Diskret Matematik A (svenska)

Arkitektur och teknik, Teknisk fysik, Teknisk matematik Antagningsprov MATEMATIK

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik Appendix, del II

Efternamn förnamn pnr årskurs

Känguru 2019 Student gymnasiet

Transkript:

Institutionen för matematik, KTH Mats Boij och Niklas Eriksen Lösningsförslag till Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p 11 april, 2002 1. Bestäm det minsta positiva heltal n sådant att 31n + 13 är delbart med 27. (3) Lösning: Vi söker det minsta positiva heltal n så att 31n + 13 = 27k för något heltal k. Skriver vi om det lite får vi den diofantiska ekvationen 27k 31n = 13. Med hjälp av Euklides algoritm kan vi först bestämma en lösning till ekvationen 27k 31n = 1, om n och k saknar gemensamma delare. Vi får och om vi räknar baklänges får vi 31 = 1 27 + 4 27 = 6 4 + 3 4 = 1 3 + 1 1 = 4 1 3 = 4 1(27 6 4) = 7 4 1 27 = 7(31 1 27) 1 27 = 7 31 8 27 Alltså är n = 7 och k = 8 en lösning till 27k 31n = 1. Multiplicerar vi detta med 13 får vi en lösning till 27k 31n = 13 som n = 91, k = 104. Eftersom 31 och 27 är relativt prima ges nu den allmänna lösningen av n = 27m 91 och k = 31m 104, där m är ett godtyckligt heltal. Det minsta positiva n fås genom att välja m som 4, eftersom 3 27 = 81 < 91, och 27 4 91 = 108 91 = 17. Svar: n = 17 är det minsta positiva heltal sådant att 31n + 13 är delbart med 27. 2. Den booleska funktionen f ges av f(x, y, z) = (x + y)z + xy. Skriv f och f på disjunktiv normalform. (3) Lösning: En funktion befinner sig på disjunktiv normalform om den består av en summa av produkter, som alla består av lika många termer som antalet ingående variabler, i detta fall tre. Varje term svarar mot en tilldelning av värden till variablerna. Exempelvis svarar xy z mot att funktionen är 1 om x = 1, y = 1 och z = 0. 0.

Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p den 11 april, 2002 Lösningsförslag 2 Vi får f(x, y, z) = (x + y)z + xy = xz + yz + xy = xz(y + ȳ) + yz(x + x) + xy(z + z) = xyz + xȳz + xyz + xyz + xyz + xy z = xyz + xȳz + xyz + xy z. Funktionen f utgörs av komplementet till f, det vill säga de termer som inte var med i f. Dessa ges av f(x, y, z) = xȳz + xy z + xȳ zz + xȳ z. Svar: f(x, y, z) = xyz + xȳz + xyz + xy z och f(x, y, z) = xȳz + xy z + xȳ z + xȳ z. 3. Illustrera metoden med successiv kvadrering genom att beräkna 3 28 (mod 77). (3) Lösning: Vi börjar med att skriva exponenten på binär form genom att successivt dividera med två. 28 = 2 14 + 0 14 = 2 7 + 0 7 = 2 3 + 1 3 = 2 1 + 1 1 = 2 0 + 1 Därmed är 11100 den binära formen för 28 som alltså kan skrivas som 16 + 8 + 4. Vi beräknar nu successiva kvadrater av 3 modulo 77. Vi kan nu beräkna 3 28 genom 3 2 9 (mod 77) 3 4 9 2 81 4 (mod 77) 3 8 4 2 16 (mod 77) 3 16 16 2 256 25 (mod 77) 3 28 = 3 16+8+4 25 16 4 400 4 15 4 60 (mod 77). Svar: Resten vid division av 3 28 med 77 är 60. 4. Bestäm samtliga delgrupper av ordning tre i den symmetriska gruppen S 4. (3) Lösning: Eftersom 3 är ett primtal måste samtliga element förutom id i delgruppen ha ordning 3. Permutationer av ordning 3 består av ett antal cykler av längd 3 och cykler av längd 1. För en permutation i S 4 är summan av cyklernas längd 4, så permutationer av ordning 3 består av en cykel av längd 3 och en cykel av längd 1.

Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p den 11 april, 2002 Lösningsförslag 3 I en permutation (a b c)(d) ges dess invers av (a c b)(d). Dessa två permutationer bildar tillsammans med id en delgrupp till S 4. Det finns 4 sätt att välja d till permutationen ovan, och för varje sådant sätt finns bara ett par av permutationer (a b c)(d) och (a c b)(d). Delgrupperna blir således {id, (1 2 3), (1 3 2)}, {id, (1 2 4)(3), (1 4 2)(3)}, {id, (1 3 4)(2), (1 4 3)(2)} och {id, (2 3 4)(1), (2 4 3)(1)}. Svar: Delgrupperna är {id, (1 2 3), (1 3 2)}, {id, (1 2 4)(3), (1 4 2)(3)}, {id, (1 3 4)(2), (1 4 3)(2)} och {id, (2 3 4)(1), (2 4 3)(1)}. 5. Låt G vara en graf med sex hörn som svarar mot de sex sidorna i en kub och vars kanter svarar mot de par av sidor som har en gemensam kant. Avgör om G har någon Eulerväg och om G har någon Hamiltoncykel. (3) Lösning: Om vi numrerar sidorna i kuben som en tärning och använder motsvarande numrering för hörnen i grafen G får vi kanter mellan alla hörn utom de som svarar mot motstående sidor i kuben, dvs inte kanterna 16, 25 och 34. Vi kan hitta en Hamiltoncykel genom 1, 2, 3, 5, 6, 4, 1. Vi går då efter kanterna 12, 23, 35, 56, 46 och 14. Eftersom vi hittat en Hamiltoncykel måste grafen vara sammanhängande och alla hörn har valens fyra, eftersom det bara är en av de fem möjliga kanterna som inte är med i grafen. Alltså finns en Eulerväg, och vi kan också hitta en genom att fortsätta Hamiltoncykeln med 1, 3, 6, 2, 4, 5, 1. De tolv kanterna i grafen används nu i ordningen 12, 23, 35, 56, 45, 14, 13, 36, 26, 24, 45, 15. Svar: Grafen har både en Eulerväg och en Hamiltoncykel. 6. Grafen G ges av nedanstående granntabell. Vilket är det minsta antalet färger som krävs för att hörnfärga, respektive kantfärga, grafen G? 1 2 3 4 5 6 7 2 1 2 2 1 1 4 5 3 4 3 2 7 5 6 4 7 7 6 5 Lösning: Vi börjar med att titta på lägre gränser för färgningarna. Vi ser att grafen innehåller en triangel (t.ex. hörnen 1, 2 och 5 med kanter mellan sig), så åtminstone 3 färger behövs i hörnfärgningen. Detta för att samtliga hörn i triangeln måste färgas med olika färger. Vi ser även att hörn 2 har valens 4, så kantfärgningen kräver minst 4 färger. Detta för att samtliga kanter utgående från detta hörn måste ha olika färg. För att demonstrera att det räcker med tre respektive fyra färger ger vi exempel på sådana färgningar. En variant för hörnfärgning ges av hörn 2 rött, hörn 1, 3, 7 blå och hörn 4, 5, 6 gula. Det är en tillåten hörnfägning eftersom kanterna (1 3), (1 7) och (3 7) inte förekommer och inte heller kanterna (4 5), (4 6) och (5 6).

Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p den 11 april, 2002 Lösningsförslag 4 En kantfärgning ges av (2 5), (3 4), (6 7) röda, (1 2), (4 7) svarta, (1 6), (2 4), (5 7) gredelina och (1 5), (2 3) chockrosa. Kantfärgningen är tillåten eftersom samma hörn inte förekommer flera gånger i listan över kanter med en given färg. Svar: 3 respektive 4 färger. 7. Låt π = 136542 och σ = 216354 vara två permutationer i S 6 angivna i enradsnotation. (a) Visa att π och σ är konjugerade genom att bestämma en permutation τ sådan att πτ = τσ. (b) Hur många permutationer τ i S 6 uppfyller πτ = τσ? Lösning: Vi skriver först permutationerna på cykelnotation genom att följa elementen och får π = (1)(236)(45) och σ = (12)(364)(5). Permutationerna är konjugerade eftersom de har samma typ [123] och vi kan välja τ genom att avbilda de olika cyklerna i σ på motsvarande cykel i π. Vi får då exempelvis τ(1) = 4, τ(2) = 5, τ(3) = 2, τ = 6, τ(5) = 1 och τ(6) = 3. Vi kan verifiera att πτ = (15)(24)(3)(6) = τσ. Eftersom τ måste avbilda cykler i σ på cykler av samma längd i π och det inte finns två cykler av samma längd i σ har vi inget val för τ(5), men två val för τ(1), nämligen 4 eller 5, och tre val för τ(3), nämligen 2, 3 eller 6. När vi väl bestämt τ(5), τ(1) och τ(3) är resterande värden helt bestämda. Vi får τ(2) = τ(σ(1)) = π(τ(1)), τ(6) = τ(σ(3)) = π(τ(3)) och τ = τ(σ(6)) = π(τ(6)) = π(π(τ(3))). Vi får alltså 1 2 3 = 6 olika möjliga τ. Svar: Det finns 6 olika τ som uppfyller πτ = τσ. 8. Låt a och b vara element i en abelsk (kommutativ) grupp och antag att ordningarna för a och b är m respektive n. Visa att ordningen för ab är en delare i mn sgd(m, n) och visa dessutom genom ett exempel att detta inte behöver gälla om gruppen inte är abelsk. Lösning: Sätt d = mn sgd(m, n) Eftersom sgd(m, n) delar såväl m som n är k = m/sgd(m, n) och l = n/sgd(m, n) heltal. Vi får därför att (ab) d = a d b d = a km b ln = id id = id,

Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p den 11 april, 2002 Lösningsförslag 5 det vill säga ordningen för ab delar d, ty om så inte vore fallet skulle (ab) d id. Vi betraktar nu de icke-abelska gruppen S 3. Låt a = (1 2) och b = (2 3). Vi får att och därmed har ab ordning 3 medan ab = (1 2)(2 3) = (1 2 3) mn sgd(m, n) = 2 2 2 Eftersom 3 inte delar 2 följer att S 3 inte är abelsk. 9. Visa att ett positivt heltal är delbart med tre om och endast om dess siffersumma är delbar med tre när talet skrivs i hexadecimal form. Exempelvis är den hexadecimala formen för tjugoett 15 och vi får då siffersumman 1 + 5 = 6, vilken är delbar med tre. Lösning: Betrakta talet x = (x n x n 1... x 1 x 0 ) 16 = x n 16 n + x n 1 16 n 1... x 1 16 + x 0. Dess siffersumma är x n + x n 1 +... + x 1 + x 0. Vi räknar nu modulo 3. Då fås x x k x k 16 k x k = 2. x k x k 0 (mod 3) eftersom 16 k 1 k 1 (mod 3) för alla heltal k. Detta innebär i klartext att 3 delar x n x k, vilket är ekvivalent med att x är delbar med 3 om och endast om siffersumman är delbar med 3. Svar: 10. Med en linjär kod C av längd fem som rättar ett fel har följande bitström mottagits: 1011000100001111111011001. Rätta meddelandet om det uppstått så få fel som möjligt. Detta är ett rimligt antagande om störningen är relativt liten, exempelvis om sannolikheten för fel i en given bit är en hundradel. Lösning: Först använder vi Sfärpackningssatsen för att bestämma vilken dimension koden kan ha. Vi har att C (1 + 5) 2 5 = 32, vilket ger C 5. Eftersom en linjär kod av dimension k har 2 k kodord får vi att k är 0, 1, eller 2 och det finns maximalt fyra olika kodord, varav ett är 00000. Vi har mottagit fem olika ord, varav inget är 00000, och därmed måste det uppstått fel i minst två ord. Vi antar därför först att det uppstått precis två fel. Då kan de inte ha uppstått i samma ord, eftersom minst två ord är felaktiga. Alltså har vi högst ett fel i varje ord. Det andra mottagna ordet är 00100. Eftersom koden skall kunna rätta ett fel, och det uppstått högst ett fel i detta ord måste det riktiga ordet vara 00000, som är ett kodord.

Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p den 11 april, 2002 Lösningsförslag 6 Det återstår ett fel och fyra nollskilda ord. Vi jämför orden med varandra och ser att avståndet mellan det första och det fjärde ordet är 1, varför något av dem måste vara fel. (I en kod som rättar ett fel är minsta avståndet minst 3.) Om vi jämför dessa två med de övriga ser vi att avståndet mellan det första och det tredje är två. Alltså måste det vara det första som är fel. Vi har nu kvar tre nollskilds ord, 00111, 11110 och 11001. Vi ser att det tredje av dessa är summan av de två första och därmed bildar de fyra orden 00000, 00111, 11110 och 11001 en linjär kod. Denna rättar ett fel eftersom minsta vikten av ett nollskilt ord är tre. Svar: Det korrigerade meddelandet lyder 1111000000001111111011001.