वेन आरेख बनाएँ और क्षेत्र-दर-क्षेत्र तय करें कि समुच्चय व्यंजक में कौन-सा भाग आता है।
गिनती के प्रश्नों में क्षेत्रों को केंद्र से बाहर की ओर भरें: पहले सभी समुच्चय, फिर जोड़े, फिर अकेले समुच्चय, फिर बाहरी भाग।
जाँच के लिए समावेश–अपवर्जन का उपयोग करें: |A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B|।
किसी संबंध के लिए हर गुण को हर जोड़े पर जाँचें और गुण विफल होने पर एक प्रति-उदाहरण दें।
किसी फलन के लिए B के हर अवयव पर पहुँचने वाले तीरों को गिनें: अधिकतम एक हो तो एकैकी, कम से कम एक हो तो आच्छादक।
ग्राफ़ सिद्धांत
हैंडशेक लेमा
Σ deg(v) = 2|E|
पूर्ण ग्राफ़
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
नियमित ग्राफ़
|E| = n·k/2
वृक्ष और वन
|E| = n − 1, |E| = n − c
वृक्ष के पत्ते
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
यूलर
परिपथ: सभी घात सम; पथ: ठीक 2 घात विषम
Kn में हैमिल्टन परिपथ
(n − 1)!/2
डाइक्स्ट्रा अद्यतन
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
लंबाई L की वॉक
(Mᴸ)ij
विधि
हर शीर्ष की घात लिखें; घातों का योग कोरों की संख्या का दोगुना होता है।
यूलर के प्रश्नों में जाँचें कि ग्राफ़ संबद्ध है और विषम घात वाले शीर्षों को गिनें।
वृक्षों के लिए n − 1 कोरों और हैंडशेक लेमा का उपयोग करें।
डाइक्स्ट्रा के लिए अस्थायी दूरियों की सारणी रखें और हर चक्र में सबसे छोटी दूरी वाले अनिर्धारित शीर्ष को निर्धारित करें।
न्यूनतम स्पैनिंग ट्री के लिए कोरों को भार के अनुसार क्रमबद्ध करें और चक्र बनाने वाली हर कोर छोड़ दें (क्रुस्कल), या किसी प्रारंभिक शीर्ष से एक वृक्ष बढ़ाएँ (प्रिम)।
संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित
शेषफल सहित विभाजन
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
यूक्लिड
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
लघुत्तम समापवर्त्य
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
व्युत्क्रम
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
रैखिक सर्वांगसमता
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
यूलर का टोशेंट
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
फर्मा
aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p)
RSA
n = pq, φ = (p − 1)(q − 1), d = e⁻¹ mod φ, c = mᵉ mod n, m = cᵈ mod n
विधि
पहले हर संख्या को n के मापांक में घटाएँ; शेषफल 0 से n − 1 के बीच होते हैं।
gcd के लिए यूक्लिड एल्गोरिथ्म से बार-बार भाग दें; अंतिम अशून्य शेषफल ही gcd है।
प्रतिलोम के लिए विस्तारित एल्गोरिथ्म चलाएँ और a का गुणांक रखें; ऋणात्मक हो तो n जोड़ें।
a·x ≡ b को हल करने के लिए a⁻¹ से गुणा करें; दो सर्वांगसमताओं को x = r₁ + m₁k लिखकर मिलाएँ।
घातों के लिए घातांक को द्विआधारी में लिखें और बार-बार वर्ग करें; RSA में d = e⁻¹ mod φ(n) होता है, जहाँ φ(n) = (p − 1)(q − 1)।
2अभ्यास प्रश्न
1.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँमध्यम
आप (r ∨ q) → p को प्रतिधनात्मक द्वारा सिद्ध करना चाहते हैं। इसके बजाय कौन-सा निहितार्थ सिद्ध करेंगे? उस पर क्लिक करें।
(r ∨ q) → p
1p → (r ∨ q)
2(r ∨ q) ∧ ¬p
3¬(r ∨ q) → ¬p
4¬p → ¬(r ∨ q)
2.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँकठिन
आधार-वाक्य p ∨ q; p और निष्कर्ष ¬q वाला तर्क अवैध है। सत्यमान सारणी की उस पंक्ति पर क्लिक करें जो प्रति-उदाहरण है।
p ∨ qp∴ ¬q
1p = 1, q = 1
2p = 1, q = 0
3p = 0, q = 1
4p = 0, q = 0
3.समुच्चय, संबंध और फलनमध्यम
R = {(1, 4), (3, 1), (3, 4), (4, 1), (4, 4)}, {1, 2, 3, 4} पर एक संबंध है। R को संक्रामक बनाने के लिए जोड़े जाने वाले क्रमित युग्मों की न्यूनतम संख्या k क्या है (संक्रामक संवरण का आकार घटा |R|)?
R = {(1, 4), (3, 1), (3, 4), (4, 1), (4, 4)}
k =
4.समुच्चय, संबंध और फलनकठिन
4 अवयवों वाले समुच्चय पर कितने स्वतुल्य संबंध हैं? संख्या को N कहें।
|X| = 4
N =
5.ग्राफ़ सिद्धांतमध्यम
एक संबद्ध ग्राफ़ में 15 शीर्ष और 17 कोरें हैं। स्पैनिंग ट्री बचाने के लिए कितनी कोरें k हटानी होंगी?
|V| = 15|E| = 17
k =
6.ग्राफ़ सिद्धांतकठिन
लंबाई 2 की कितनी बंद वॉक F से शुरू और समाप्त होती हैं? वॉक में शीर्ष और कोरें दोहराई जा सकती हैं। संख्या को N कहें।
M = संलग्नता आव्यूहL = 2
N =
7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितमध्यम
93 के मापांक में 37 का प्रतिलोम ज्ञात करें: वह संख्या x जिसके लिए 0 < x < 93 और 37·x ≡ 1 (mod 93)।
a = 37n = 93
37−1 mod 93 =
8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितकठिन
एक RSA कुंजी में p = 7, q = 43 और e = 5 हैं। सिफरटेक्स्ट c = 149 को डिक्रिप्ट करें: संदेश m ज्ञात करें।
p = 7q = 43e = 5c = 149
m =
3विलयन
1.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ
उत्तर: ¬p → ¬(r ∨ q)
तार्किक तुल्यता: दो सूत्र तुल्य (≡) होते हैं जब सत्यमान सारणी की हर पंक्ति में उनका मान समान हो। पुनरुक्ति हर पंक्ति में 1 होती है, विरोधोक्ति हर पंक्ति में 0, और आपातिक कथन इनमें से कुछ नहीं होता। उपयोगी नियम: डी मॉर्गन, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b और ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (प्रतिधनात्मक); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; और वितरण नियम, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c)।
निहितार्थ के भाग
a = r ∨ q, b = p
प्रतिधनात्मक
¬b → ¬a = ¬p → ¬(r ∨ q)
उत्तर
¬p → ¬(r ∨ q)
प्रतिधनात्मक मूल कथन के तुल्य है, इसलिए उसे सिद्ध करने से कथन सिद्ध हो जाता है।
2.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ
उत्तर: p = 1, q = 1
परिमाणक और तर्क: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) और ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)। निषेध को भीतर ले जाएँ, उसके रास्ते में आने वाले हर परिमाणक को बदलें, और भीतरी सूत्र का निषेध प्रस्ताविक नियमों से करें, जैसे ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b। तर्क वैध होता है जब उन सभी पंक्तियों में निष्कर्ष 1 हो जिनमें सभी आधार-वाक्य 1 हों। सत्य आधार-वाक्यों और असत्य निष्कर्ष वाली एक भी पंक्ति प्रति-उदाहरण है और दिखाती है कि तर्क अवैध है।
आधार-वाक्य और निष्कर्ष पंक्ति-दर-पंक्ति
p = 1, q = 1: 1 1 | 0
p = 1, q = 0: 1 1 | 1
p = 0, q = 1: 1 0 | 0
p = 0, q = 0: 0 0 | 1
प्रति-उदाहरण
p = 1, q = 1
उत्तर
p = 1, q = 1
इस रूप का तर्क वैध नियम जैसा दिखता है, पर यह दिखाने के लिए कि वह वैध नहीं है, एक पंक्ति काफ़ी है।
3.समुच्चय, संबंध और फलन
उत्तर: k = 1
संबंध: समुच्चय X पर संबंध R क्रमित युग्मों (x, y) का समुच्चय है। R स्वतुल्य होता है जब X के हर x के लिए (x, x) ∈ R हो; सममित जब (x, y) ∈ R के साथ हमेशा (y, x) ∈ R हो; प्रति-सममित जब (x, y) और (y, x) दोनों R में केवल तभी हों जब x = y; और संक्रामक जब R में (x, y) और (y, z) होने पर (x, z) ∈ R अनिवार्य हो। तुल्यता संबंध स्वतुल्य, सममित और संक्रामक होता है और X को असंयुक्त वर्गों में बाँटता है।
जोड़े जाने वाले युग्म
{(1, 1)}
गिनें
k = 1
उत्तर
k = 1
4.समुच्चय, संबंध और फलन
उत्तर: N = 4096
संबंध: समुच्चय X पर संबंध R क्रमित युग्मों (x, y) का समुच्चय है। R स्वतुल्य होता है जब X के हर x के लिए (x, x) ∈ R हो; सममित जब (x, y) ∈ R के साथ हमेशा (y, x) ∈ R हो; प्रति-सममित जब (x, y) और (y, x) दोनों R में केवल तभी हों जब x = y; और संक्रामक जब R में (x, y) और (y, z) होने पर (x, z) ∈ R अनिवार्य हो। तुल्यता संबंध स्वतुल्य, सममित और संक्रामक होता है और X को असंयुक्त वर्गों में बाँटता है।
स्वतंत्र विकल्प गिनें
N = 24² − 4 = 4096
उत्तर
N = 4096
5.ग्राफ़ सिद्धांत
उत्तर: k = 3
यूलर, हैमिल्टन और वृक्ष: संबद्ध ग्राफ़ में यूलर परिपथ (हर कोर एक बार, शुरुआत पर वापसी) तब होता है जब हर शीर्ष की घात सम हो, और परिपथ न होने वाला यूलर पथ तब जब ठीक दो शीर्षों की घात विषम हो; तब पथ एक विषम शीर्ष से दूसरे तक चलता है। हैमिल्टन परिपथ हर शीर्ष पर एक बार जाता है; Kn में ऐसे (n − 1)!/2 होते हैं। n शीर्षों वाले वृक्ष में n − 1 कोरें होती हैं, और m कोरों वाला संबद्ध ग्राफ़ m − n + 1 कोरें हटाने के बाद स्पैनिंग ट्री रखता है।
स्पैनिंग ट्री की कोरें
15 − 1 = 14
हटाई जाने वाली कोरें
k = 17 − 14 = 3
उत्तर
k = 3
6.ग्राफ़ सिद्धांत
उत्तर: N = 2
घात: किसी शीर्ष की घात उससे मिलने वाली कोरों की संख्या है। हर कोर के दो सिरे होते हैं, इसलिए घातों का योग कोरों की संख्या का दोगुना होता है: Σ deg(v) = 2|E| (हैंडशेक लेमा)। अतः विषम घात वाले शीर्षों की संख्या सम होती है। Kn में n(n − 1)/2 कोरें होती हैं, n शीर्षों पर k-नियमित ग्राफ़ में nk/2, और n शीर्षों वाले वृक्ष में n − 1 कोरें।
संलग्नता आव्यूह
A: 0 1 1 0 0 0
B: 1 0 1 1 1 0
C: 1 1 0 0 1 0
D: 0 1 0 0 1 1
E: 0 1 1 1 0 1
F: 0 0 0 1 1 0
उभयनिष्ठ पड़ोसी
(M²)FF = 0·0 + 0·0 + 0·0 + 1·1 + 1·1 + 0·0 = 2
उत्तर
N = 2
7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित
उत्तर: 37−1 mod 93 = 88
प्रतिलोम और सर्वांगसमताएँ: a का n के मापांक में प्रतिलोम ठीक तब होता है जब gcd(a, n) = 1। विस्तारित यूक्लिडीय एल्गोरिथ्म 1 = s·n + t·a लिखता है, और तब a⁻¹ ≡ t (mod n)। gcd(a, n) = 1 वाली सर्वांगसमता a·x ≡ b (mod n) का हल x ≡ a⁻¹·b है। सहअभाज्य मापांकों वाली दो सर्वांगसमताओं x ≡ r₁ (mod m₁) और x ≡ r₂ (mod m₂) का m₁·m₂ के मापांक में एक हल होता है (चीनी शेषफल प्रमेय)। यूलर का φ(n) 1 से n तक की उन संख्याओं को गिनता है जो n से सहअभाज्य हैं: φ(n) = n·∏(1 − 1/p)।
विस्तारित यूक्लिडीय एल्गोरिथ्म
हर शेषफल r को r ≡ t·37 (mod 93) के रूप में लिखा जाता है।
r = 93, t = 0
r = 37, q = 2, t = 1
r = 19, q = 1, t = −2
r = 18, q = 1, t = 3
r = 1, q = 18, t = −5
व्युत्क्रम
1 ≡ −5·37 (mod 93)
x = 88
जाँच: 37·88 = 3256 = 35·93 + 1
उत्तर
37−1 mod 93 = 88
8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित
उत्तर: m = 158
मॉड्यूलर घात और RSA: aᵏ mod n बार-बार वर्ग करके निकालें: k को द्विआधारी में लिखें, वर्ग करें, हर चरण के बाद घटाएँ और जिन घातों का बिट 1 है उन्हें गुणा करें। फर्मा: अभाज्य p के लिए, जो a को विभाजित नहीं करता, aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p), इसलिए घातांक को p − 1 के मापांक में घटाया जा सकता है। RSA: अभाज्य p और q चुनें, n = p·q और φ(n) = (p − 1)(q − 1); सार्वजनिक घातांक e, φ(n) से सहअभाज्य है, और निजी घातांक d = e⁻¹ mod φ(n) है। c = mᵉ mod n से एन्क्रिप्ट करें और m = cᵈ mod n से डिक्रिप्ट करें।