Suskaičiuokite skirtingus kintamuosius: teisingumo lentelėje yra 2ⁿ eilučių, o pirmoji eilutė – visi kintamieji lygūs 1.
Kiekvienai posakio daliai skirkite savo stulpelį ir užpildykite stulpelius iš vidaus į išorę.
Taikykite kiekvienos jungties taisyklę: → yra 0 tik tada, kai 1 → 0, o ↔ yra 1, kai abi pusės sutampa.
Tikrindami ekvivalentumą, palyginkite galutinius stulpelius eilutė po eilutės; tikrindami argumentą, žiūrėkite tik į eilutes, kuriose visos prielaidos lygios 1.
Norėdami paneigti kvantorių turintį teiginį, perkelkite ¬ į vidų, sukeiskite ∀ ir ∃ vietomis ir paneikite vidinę formulę.
Tikrindami sąryšį, patikrinkite kiekvieną savybę visoms poroms, o jai nepasitvirtinus, pateikite vieną kontrapavyzdį.
Tikrindami funkciją, suskaičiuokite rodykles, patenkančias į kiekvieną aibės B elementą: ne daugiau kaip viena reiškia injekciją, bent viena – siurjekciją.
Grafų teorija
Rankų paspaudimo lema
Σ deg(v) = 2|E|
Pilnieji grafai
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Reguliarusis grafas
|E| = n·k/2
Medis ir miškas
|E| = n − 1, |E| = n − c
Medžio lapai
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Oileris
ciklas: visų viršūnių laipsniai lyginiai; kelias: lygiai 2 nelyginio laipsnio viršūnės
Hamiltono ciklai grafe Kn
(n − 1)!/2
Dijkstros atnaujinimas
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
L ilgio maršrutai
(Mᴸ)ij
Metodas
Užrašykite kiekvienos viršūnės laipsnį; laipsnių suma lygi dvigubam briaunų skaičiui.
Oilerio uždaviniuose patikrinkite, ar grafas jungus, ir suskaičiuokite nelyginio laipsnio viršūnes.
Medžiams naudokite n − 1 briaunų ir rankų paspaudimo lemą.
Dijkstros algoritme laikykite preliminarių atstumų lentelę ir kiekviename etape užfiksuokite mažiausio atstumo dar neužfiksuotą viršūnę.
Minimaliam karkasiniam medžiui surikiuokite briaunas pagal svorį ir praleiskite kiekvieną briauną, uždarančią ciklą (Kruskalis), arba auginkite vieną medį iš pradinės viršūnės (Primas).
Skaičių teorija ir modulinė aritmetika
Dalyba su liekana
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Euklidas
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Mažiausias bendrasis kartotinis
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Atvirkštinė
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Tiesinė kongruencija
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Oilerio funkcija
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
Ferma
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
Metodas
Pirmiausia visus skaičius suredukuokite moduliu n; liekanos yra nuo 0 iki n − 1.
Atvirkštiniam skaičiui taikykite išplėstinį algoritmą ir pasilikite a koeficientą; jei jis neigiamas, pridėkite n.
Sprendžiant a·x ≡ b, dauginkite iš a⁻¹; dvi kongruencijas sujunkite rašydami x = r₁ + m₁k.
Laipsniams užrašykite rodiklį dvejetainiu pavidalu ir kelkite kvadratu pakartotinai; RSA atveju d = e⁻¹ mod φ(n), kur φ(n) = (p − 1)(q − 1).
2Uždaviniai
1.Teiginių logika ir įrodymaiVidutinis
Norite įrodyti ¬c → (b ∧ a) prieštara. Kurį teiginį darote prielaida pradžioje? Spustelėkite jį.
¬c → (b ∧ a)
1¬c ∧ ¬(b ∧ a)
2¬¬c → ¬(b ∧ a)
3¬¬c ∧ (b ∧ a)
4¬¬c ∧ ¬(b ∧ a)
2.Teiginių logika ir įrodymaiSunkus
Argumentas su prielaidomis r ∨ q; r ir išvada ¬q negalioja. Spustelėkite teisingumo lentelės eilutę, kuri yra kontrapavyzdys.
r ∨ qr∴ ¬q
1q = 1, r = 1
2q = 1, r = 0
3q = 0, r = 1
4q = 0, r = 0
3.Aibės, sąryšiai ir funkcijosVidutinis
Iš 48 pirmakursių 22 išlaikė matematiką (M), 26 išlaikė fiziką (P) ir 25 išlaikė chemiją (C). 13 išlaikė M ir P, 10 išlaikė M ir C, 13 išlaikė P ir C, o 6 išlaikė visus tris. Kiek jų yra lygiai dviejose iš trijų aibių? Pažymėkite skaičių n.
|U| = 48
n =
4.Aibės, sąryšiai ir funkcijosSunkus
Rodyklių diagrama rodo funkciją f: A → B, kur A = {1, 2, 3} ir B = {a, b}. Spustelėkite aprašymą, tinkantį f.
f = {(1, b), (2, a), (3, b)}
1injektyvi, ne siurjektyvi
2siurjektyvi, ne injektyvi
3bijektyvi
4nei viena
5.Grafų teorijaVidutinis
Ar jungus grafas turi Oilerio ciklą, Oilerio kelią, kuris nėra ciklas, ar nei vieno? Spustelėkite savo atsakymą.
|V| = 5|E| = 6
1Oilerio ciklas
2Oilerio kelias, ne ciklas
3nei viena
6.Grafų teorijaSunkus
Kiek yra 3 ilgio uždarų maršrutų, prasidedančių ir pasibaigiančių ties D? Maršrutas gali kartoti viršūnes ir briaunas. Pažymėkite skaičių N.
M = gretimumo matricaL = 3
N =
7.Skaičių teorija ir modulinė aritmetikaVidutinis
Raskite 16 atvirkštinį moduliu 29: skaičių x, kur 0 < x < 29 ir 16·x ≡ 1 (mod 29).
a = 16n = 29
16−1 mod 29 =
8.Skaičių teorija ir modulinė aritmetikaSunkus
89 yra pirminis skaičius. Pasinaudokite mažąja Ferma teorema ir raskite 719838 mod 89.
p = 89k = 19838
719838 mod 89 =
3Tirpalai
1.Teiginių logika ir įrodymai
Atsakymas: ¬c ∧ ¬(b ∧ a)
Loginis ekvivalentumas: dvi formulės yra ekvivalenčios (≡), kai kiekvienoje teisingumo lentelės eilutėje turi tą pačią reikšmę. Tautologija yra 1 kiekvienoje eilutėje, prieštara – 0 kiekvienoje eilutėje, o kontingencija nėra nei viena, nei kita. Naudingi dėsniai: De Morgano, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b ir ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (kontrapozicija); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; ir distributyvumo dėsniai, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).
Implikacijos dalys
a = ¬c, b = b ∧ a
Implikacijos neigimas
¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b = ¬c ∧ ¬(b ∧ a)
Atsakymas
¬c ∧ ¬(b ∧ a)
Jei prielaida lemia prieštarą, implikacija turi būti teisinga.
2.Teiginių logika ir įrodymai
Atsakymas: q = 1, r = 1
Kvantoriai ir argumentai: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) ir ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Perkelkite neigimą į vidų, sukeiskite kiekvieną kvantorių, pro kurį jis praeina, o vidinę formulę paneikite teiginių logikos dėsniais, pavyzdžiui, ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. Argumentas yra teisingas (galiojantis), kai išvada lygi 1 kiekvienoje eilutėje, kurioje visos prielaidos lygios 1. Viena eilutė su teisingomis prielaidomis ir klaidinga išvada yra kontrapavyzdys ir rodo, kad argumentas negalioja.
Prielaidos ir išvada eilutė po eilutės
q = 1, r = 1: 1 1 | 0
q = 1, r = 0: 1 0 | 0
q = 0, r = 1: 1 1 | 1
q = 0, r = 0: 0 0 | 1
Kontrapavyzdys
q = 1, r = 1
Atsakymas
q = 1, r = 1
Tokios formos argumentas atrodo kaip galiojanti taisyklė, bet vienos eilutės pakanka parodyti, kad ji negalioja.
3.Aibės, sąryšiai ir funkcijos
Atsakymas: n = 18
Aibės ir Veno diagramos: A ∪ B turi elementus, esančius A arba B (ar abiejose), A ∩ B – elementus abiejose, A − B – A elementus, kurių nėra B, o papildinys A′ – viską U, kas nėra A. Veno diagramoje kiekviena aibės išraiška yra sričių sąjunga, todėl ją skaičiuokite sritis po srities. Įtraukos ir pašalinimo principas: |A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B| ir |A ∪ B ∪ C| = |A| + |B| + |C| − |A ∩ B| − |A ∩ C| − |B ∩ C| + |A ∩ B ∩ C|.
Centras ir poros
M ∩ P ∩ C: 6
M ∩ P tik: 13 − 6 = 7
M ∩ C tik: 10 − 6 = 4
P ∩ C tik: 13 − 6 = 7
Pavienės aibės
M tik: 22 − 7 − 4 − 6 = 5
P tik: 26 − 7 − 7 − 6 = 6
C tik: 25 − 4 − 7 − 6 = 8
Atsakymas
7 + 4 + 7 = 18
Atsakymas
n = 18
4.Aibės, sąryšiai ir funkcijos
Atsakymas: siurjektyvi, ne injektyvi
Funkcijos ir skaičiavimas: funkcija f: A → B kiekvienam A elementui priskiria lygiai vieną vaizdą B. f yra injektyvi (abipus vienareikšmė), kai skirtingi elementai turi skirtingus vaizdus, siurjektyvi (į visą aibę), kai kiekvienas B elementas yra vaizdas, ir bijektyvi, kai galioja abu. Kai |A| = m ir |B| = n, yra nᵐ funkcijų, n!/(n − m)! injektyvių (m ≤ n), o pagal įtraukos ir pašalinimo principą Σ (−1)ᵏ·C(n, k)·(n − k)ᵐ siurjektyvių. |𝒫(A)| = 2ᵐ ir |A × B| = m·n.
Injektyvi?
f(1) = f(3) = b → neinjektyvi
Siurjektyvi?
kiekvienas B elementas pasiekiamas → siurjektyvi
Atsakymas
siurjektyvi, ne injektyvi
Atsakymas
siurjektyvi, ne injektyvi
5.Grafų teorija
Atsakymas: Oilerio kelias, ne ciklas
Oileris, Hamiltonas ir medžiai: jungus grafas turi Oilerio ciklą (kiekviena briauna vieną kartą, grįžtama į pradžią), kai kiekvienos viršūnės laipsnis lyginis, ir Oilerio kelią, kuris nėra ciklas, kai lygiai dvi viršūnės turi nelyginį laipsnį; tada kelias eina iš vienos nelyginės viršūnės į kitą. Hamiltono ciklas aplanko kiekvieną viršūnę vieną kartą; Kn jų turi (n − 1)!/2. Medis su n viršūnių turi n − 1 briauną, o jungus grafas su m briaunų turi karkasinį medį, pašalinus m − n + 1 briaunų.
Oilerio kelias prasideda vienoje nelyginėje viršūnėje ir baigiasi kitoje.
6.Grafų teorija
Atsakymas: N = 2
Laipsniai: viršūnės laipsnis yra joje susitinkančių briaunų skaičius. Kiekviena briauna turi du galus, todėl laipsnių suma lygi dvigubam briaunų skaičiui: Σ deg(v) = 2|E| (rankų paspaudimo lema). Todėl nelyginio laipsnio viršūnių skaičius lyginis. Kn turi n(n − 1)/2 briaunų, k-reguliarusis grafas su n viršūnių – nk/2, o medis su n viršūnių – n − 1 briauną.
Gretimumo matrica
A: 0 1 1 0 0
B: 1 0 1 1 1
C: 1 1 0 0 1
D: 0 1 0 0 1
E: 0 1 1 1 0
Dar vienas žingsnis
(M³)DD = 1·0 + 1·1 + 2·0 + 2·0 + 1·1 = 2
Atsakymas
N = 2
7.Skaičių teorija ir modulinė aritmetika
Atsakymas: 16−1 mod 29 = 20
Atvirkštiniai skaičiai ir kongruencijos: a turi atvirkštinį moduliu n lygiai tada, kai gcd(a, n) = 1. Išplėstinis Euklido algoritmas užrašo 1 = s·n + t·a, ir tada a⁻¹ ≡ t (mod n). Kongruencija a·x ≡ b (mod n), kai gcd(a, n) = 1, turi sprendinį x ≡ a⁻¹·b. Dvi kongruencijos x ≡ r₁ (mod m₁) ir x ≡ r₂ (mod m₂) su tarpusavyje pirminiais moduliais turi vieną sprendinį moduliu m₁·m₂ (Kinų liekanų teorema). Oilerio φ(n) skaičiuoja skaičius nuo 1 iki n, tarpusavyje pirminius su n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).
Išplėstinis Euklido algoritmas
Kiekviena liekana r užrašoma kaip r ≡ t·16 (mod 29).
r = 29, t = 0
r = 16, q = 1, t = 1
r = 13, q = 1, t = −1
r = 3, q = 4, t = 2
r = 1, q = 3, t = −9
Atvirkštinė
1 ≡ −9·16 (mod 29)
x = 20
patikra: 16·20 = 320 = 11·29 + 1
Atsakymas
16−1 mod 29 = 20
8.Skaičių teorija ir modulinė aritmetika
Atsakymas: 719838 mod 89 = 10
Moduliniai laipsniai ir RSA: aᵏ mod n skaičiuokite kartotiniu kėlimu kvadratu: užrašykite k dvejetainiu pavidalu, keliate kvadratu, po kiekvieno žingsnio redukuokite ir sudauginkite laipsnius, kurių bitas lygus 1. Ferma: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) pirminiam p, nedalijančiam a, todėl rodiklį galima redukuoti moduliu p − 1. RSA: pasirinkite pirminius p ir q, n = p·q ir φ(n) = (p − 1)(q − 1); viešasis rodiklis e tarpusavyje pirminis su φ(n), o privatusis rodiklis yra d = e⁻¹ mod φ(n). Šifruokite c = mᵉ mod n ir dešifruokite m = cᵈ mod n.