交大离散数学复习课.ppt
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1、交大离散数学复习课 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望考试 形式闭卷,90分钟题型:选择题(30分,152分)计算(50分)证明(20分)考题示例选择题:1、设R 是X=1,2,3,4上的关系,x,y X,如果x y,则(x,y)R。R=(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(2,2),(2,3),(2,4),(3,3),(3,4),(4,4),则关系R 是()A)自反的、B)传递的、C)等价的 D)对称的 2、设B是不含变元x的公式,谓词公
2、式(x)(A(x)B)等价于()A)(x)(A(x)B B)(x)(A(x)B C)A(x)B D)(x)A(x)(x)B3.设G是连通简单平面图,G中有11个顶点5个面,则G中的边是()A)10 B)12 C)16 D)14计算题1假设p为真,q为假,并且r为真,求下列表达式的真值:(1)pq r(2)pq r(a)用ABCDE五个字母可以组成多少个不重复的长度为4的字符串?(a)中有多少个字符串以字母B开头?考题示例知识点提示1 逻辑与证明1.2 命题命题是一个陈述句,或真或假,不可以既真又假。命题是逻辑的基本构成单元下列句子(a)(e)哪个为真,哪个为假(不能既真又假)(a)能整除7 的
3、正整数只有1 和7 本身。(b)多伦多是加拿大的首都。(c)对于每个正整数n,存在一个大于n 的素数。(d)地球是宇宙中惟一存在生命的星球。(e)买两张星期五去“大剧院”音乐会的票。(a)真真(b)假假(c)真真(d)不知真假,但一定是非真即假。因此是命题不知真假,但一定是非真即假。因此是命题(e)不是命题不是命题真值表复合命题的真值可以由真值表来表达。用T 代表真,F 代表假。v复合命题复合命题pqpq,p q的真值由下列真值表的真值由下列真值表 p q pq T T T T F F F T F F F F p q p q T T T T F T F T T F F F p:天正在下雨 q:
4、天很冷 pq:天正在下雨 并且天很冷 pq:天正在下雨或者天很冷例如:例如:v命题命题“天正在下雨天正在下雨”与与“天很冷天很冷”可以连可以连接成接成单一命题形式单一命题形式“天正在下雨天正在下雨与与天很冷天很冷”。v“与与”和和“或或”的形式化定义。的形式化定义。9v条件命题的真值表 p q p q T T T T F F F T T F F T例v考察:“如果今天天晴,那么我们将去海滩”v只有当 今天天晴,而我们不去海滩今天天晴,而我们不去海滩 时,这个命题为假,否则上述命题成立。v考察:“如果今天是星期五,那么2+3=5”v该命题总是成立,因为2+3=5总是为真v考察“如果今天是星期五,
5、那么2+3=6”v该命题 当今天不是星期五 时,成立1.1.4逻辑运算符的优先级逻辑运算符的优先级 优先级优先级:()假设:假设:p 真真 q假假 r真,给出下面每个命题的真真,给出下面每个命题的真值值(a)(p q)r(b)(p q)r(c)p (q r)(d)p(q r)1.1.5 复合命题的真值表构造真值表(p q)(p q)pq qp qp q(p q)(p q)TTFTTTTFTTFFFTFFFTFFTTFF1.1.6 翻译语句形式化表示“只有你主修计算机科学或不是新生,才可以从校园网访问因特网”设:a:你可以从校园网访问因特网c:你主修计算机科学 f:你是个新生问题:该语句的等价说
6、法():A“如果你主修计算机科学,或者你不是新生,那么你可以从校园网访问因特网”B“如果你可以从校园网访问因特网,那么你主修了计算机科学,或者你不是新生”所以,形式化表示为:a(c f)证明命题:p(q r)与(pq)(pr)等价pqrq rp(q r)pqpr(pq)(pr)TTTTTTTTTTFFTTTTTFTFTTTTTFFFTTTTFTTTTTTTFTFFFTFFFFTFFFTTFFFFFFFF1.2.3 德摩根定律的运用用德摩根律表达“麦克有一部手机和一台电脑”的否定解:p麦克有一部手机,q麦克有一台电脑那么原命题表示为:p q则其否定(pq)等价于 p q即:“麦克没有一部手机或没
7、有一台电脑”用德摩根律表达“John或者Jessi将去看电影”的否定解:p:John去看电影,q:Jessi去看电影那么原命题表示为:p q则其否定(p q)等价于 p q即:“John和Jessi都不去看电影”1.3.3 量词量化:谓词在一定范围内的取值谓词演算:处理谓词和量词的逻辑领域全称量词:P(x)的全称量化表示语句“P(x)对x在其论域中的所有值都为真”存在量词:P(x)的存在量化表示语句“论域中至少有一个值满足P(x)为真”量词命题何时为真何时为假全称量词x P(x)对每一个x,P(x)都为真有一个x,使得P(x)为假存在量词x P(x)有一个x,使得P(x)为真对每一个x,P(x
8、)为假例:P(x)表示语句“x20”,论域为不超过4的正整数,x P(x)的真值是什么?解:论域为1,2,3,4,P(1),P(2),P(3)为真。17v例例vP(x)表示语句“x20”,论域为不超过4的正整数,则:x P(x)的真值是什么?v解:x P(x)就是合取式P(1)P(2)P(3)P(4)由于P(4)为假,所以 x P(x)为假1.3.5 约束论域量词x0)x(x0)y0(y3 0)y(y0 y3 0)全称量词的约束等价于一个条件语句的全称量化z0 (z2=2)z(z0 z2=2)存在量词的约束等价于一个合取的存在量化1.3.8 涉及量词的逻辑等价定义3:涉及量词的语句是逻辑等价的
9、,当且仅当无论什么谓词代入这个语句,也不论用哪个个体论域于这些命题函数里的变量上,它们都有相同的真值。vx(P(x)Q(x)xP(x)xQ(x)v x(P(x)Q(x)xP(x)xQ(x)vx(P(x)Q(x)与xP(x)xQ(x)不逻辑等价vx(P(x)Q(x)与 xP(x)xQ(x)不逻辑等价191.3.9 否定量化词表达式 考虑语句的否定:“班里每个学生都学过微积分”即 xP(x)其中P(x):x学过离散数学其否定:“并非班里每个学生都学过微积分”也就是:“班里有学生没有学过微积分”,即 xP(x)等价关系:xP(x)xP(x)1.4.3 将数学语句翻译成嵌套量词语句翻译语句“两个正整数
10、的和是正数”xy(x0)(y 0)(x+y 0)嵌套语句翻译成数学语句:考虑命题 x y(x y0)论域为实数域。这个命题为真,因为对每个实数x,至少存在一个y(可选取y=-x),使x+y=0为真。这个命题用文字表达为:对每个实数x,存在一个实数y,可使x 与y 的和为零。例确定论证p q,p/q是否有效 p q p q p q T T T T T T F F T F F T T F T F F T F F注意:只要前提注意:只要前提pq和和p为真,结论为真,结论q就为真。就为真。所以论证过程是有效的。所以论证过程是有效的。1.5.3命题逻辑的推理规则假言推理假言推理/分离定律分离定律合取合取
11、拒取拒取附加附加化简化简假设段论假设段论析取段论析取段论q p q_ppp q_qPq _pqpq _pp _pqp qq r_prpqp _qpqp r _q r消解消解23例给出定理“若3n+2是奇数,则n是奇数”的证明若用直接法证明,设3n+2是奇数,则存在k使得3n+2=2k+1能否从中得出n是奇数的结论?反正法:第一步:假设条件语句结论是假,即“3n+2是奇数,n不是奇数”,那么n是偶数。即:n=2k+1,第二步:根据上面的假设,则3n+2=3(2k)+2=6k+2=2(3k+1),也就是得出3n+2是偶数,这与原命题的假设“3n+2”是奇数”矛盾所以原来的条件语句为真,定理得证。反
12、例证明法反驳x P(x)只需在论域内找到一个x,使P(x)为假。例 1.5.19命题“n(2n+1)是素数”为假。反例为n3时,239,不是素数2.集合、函数、数列与求和2.1.2 幂集如X是Y的子集但X不等于Y,则X是Y的一个真子集空集是任何集合的子集定义7:集合X的所有子集的集合,称为X的幂集,用P(X)表示28例如A=a,b,cP(A)的成员:,a,b,c,a,b,a,c,b,c,a,b,cA=3,P(A)=23=82.1.3 笛卡儿积一个由两个元素组成的有序对(或序偶),写为(a,b)(a,b)=(c,d)当且仅当a=c,b=d.定义8:有序n元组(a1,a2,an)是以a1为第一个元
13、素,a2为第二个元素,an为第n个元素的有序组定义9:X,Y集合,XY称为X和Y的笛卡儿积,是所有有序对(x,y)的集合,其中xX,yY。即XY=(x,y)|xX,yY例X=1,2,3 Y=a,bXY=1,a,1,b,2,a,2,b,3,a,3,bYX=a,1,a,2,a,3,b,1,b,2,b,3XX=1,1,1,2,1,3,2,1,2,2,2,3,3,1,3,2,3,3YY=a,a,a,b,b,a,b,b Venn图:关于集合的形象化表示1243AB1243AB1243AB划分一个由集合X的非空子集的整体组成的S,如X的每个元素都只属于S的某一个元素,S就称为X的一个划分。v例:v集合X=
14、1,2,3,4,5,6,7,8vS=1,4,5,2,6,3,7,8vS是X的一个划分2.3.2 一对一函数和映上函数单射满射函数映上函数一对一的例证明从正整数集合到正整数集合的函数f(n)=2n+1是一对一的。张明:必须证明对所有正整数n1 和n2,如果f(n1)=f(n2),则n1=n2。先假定f(n1)=f(n2),依据f 的定义,将这个等式变形为 2n1+1=2n2+1将两边同时减1,然后同除以2,可得 n1=n2 所以,f 是一对一的。例定义序列s 为 sn=2n+43n,n 0(a)求s0。(b)求s1。(c)求si 的公式。(d)求sn-1 的公式。(e)求sn-2 的公式。(f)
15、证明序列sn满足 sn=5sn-1-6sn-2,对所有n 23、计数乘法原理乘积法则:乘积法则:假定一个过程可以被分解成两个任务,完成第一个任务有n1种方式,在第一个任务完成之后有n2种方式完成第二个任务,那么完成这个过程有n1n2种方式。如果一种活动由连续t步组成,第一步有n1种方法,第二步有n2种方法,.第t步有nt种方法,那么不同的活动数目有 n1*n2*.*nt 当一活当一活动由由连续几步几步组成成时,把每一步的方法数乘起来,把每一步的方法数乘起来.例题讲解例1 用一个字母和一个不超过100的正整数给礼堂的座位编号。那么不同编号的座位最多有多少?解解:给一个座位编号的过程分两个任务:从
16、26个字母中选取一个字母;从100个正整数中选取一个整数。根据乘法原理,座位的编号方式可以有:26*100=2600种例2 有多少个不同的7位二进制串?解:7位二进制串的每一位都可以有两种选择,因此有27 例如果不允许重复,用ABCDE可以组成多少长度为4的字符串?其中有多少是以B开头的?1*4*3*2=24例如果不允许重复,用ABCDE可以组成多少长度为4的字符串?其中有多少不是以B开头的?4*4*3*2=96120-24加法原理 假设X1,.,Xt是集合且第i个集合有 ni个元素,如果X1,.,Xt两两不相交,则可以从X1或X2或.Xt选择元素的可能性有n1 +.+nt v当被计数的元素可
17、以被分解到不相交的子集时,可将每个子集的元素数相加得到总的元素数.例由A、B、C、D、E、F 6人委员会要选一个主席,一个秘书,一个书记1.有多少种选法?2.如果A或B必须是主席,有多少种?3.如果E必须任3职之一,有多少种?4.如果D和F必须任职,有多少种?3.2.1 鸽巢原理定理定理1:如果:如果k+1个或更多的物体放入个或更多的物体放入k个盒子,那个盒子,那么至少有一个盒子包含了么至少有一个盒子包含了2个或更多的物体个或更多的物体第一种形式第一种形式如果如果n只鸽子飞入只鸽子飞入k个巢且个巢且kn,则某些巢至少有两则某些巢至少有两只鸽子。只鸽子。解题关键:解题关键:鸽子?鸽子?鸽巢?鸽巢
18、?一组367个人中一定至少有2个人有相同的生日。有366个不同的生日。(367人鸽子,366个生日鸽巢)27个英文单词中一定至少有2个单词以同一个字母开始。26个英文字母如果考试给分从0100,班上必须有多少学生才能保证这次期末考试中至少有2个学生得到相同的分数?101个分数,至少102个学生3.2.3 巧妙使用鸽巢原理例:在30天的一个月里,某棒球队一天至少打一场比赛,但至多打45场。证明一定有连续的若干天内这个对恰好打了14场。解:令aj是第j天之前(包括第j天)所打的场数,则a1,a2,a30是严格递增序列,且1 aj 45那么 a1+14,a2+14,a30+14也是严格递增的,且14
19、 aj+14 59 则:在1,59 的60个正整数 a1,a2,a30,a1+14,a2+14,a30+14 根据鸽巢原理,必然有两个正整数相等。aj+14=ai 也就是说:从第j+1天到第i天,恰好打了14场3.3.2 排列 n个不同的元素 x1,.xn的一个排列就是这n个元素的一个次序。定理:具有n个不同元素的集合的r排列是P(n,r)=n(n-1)(n-2)(n-r+1)推论:如果n和r都是整数,且1 r n,则例字母ABCDEF中有多少个包含DEF的排列?ABCDEF例字母ABCDEF中有多少个包含DEF任意顺序的排列?ABCDEF3!*4!3.3.3 组合不考虑顺序的对象的选取叫做组
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