ในบรรดานักศึกษาปีหนึ่ง 60 คน มี 17 คนสอบผ่านคณิตศาสตร์ (M) 35 คนสอบผ่านฟิสิกส์ (P) และ 27 คนสอบผ่านเคมี (C) 12 คนผ่าน M และ P 5 คนผ่าน M และ C 13 คนผ่าน P และ C และ 1 คนผ่านทั้งสามวิชา มีกี่คนที่อยู่ใน M เท่านั้น
|U| = 60
|M − (P ∪ C)| =
4.เซต ความสัมพันธ์ และฟังก์ชันยาก
แผนภาพลูกศรแสดงฟังก์ชัน f: A → B โดย A = {1, 2} และ B = {a, b, c} ให้คลิกคำอธิบายที่ตรงกับ f
เซตและแผนภาพเวนน์: A ∪ B มีสมาชิกใน A หรือ B (หรือทั้งสอง) A ∩ B มีสมาชิกในทั้งสอง A − B มีสมาชิกของ A ที่ไม่อยู่ใน B และคอมพลีเมนต์ A′ คือทุกอย่างใน U ที่ไม่อยู่ใน A ในแผนภาพเวนน์ นิพจน์เซตทุกนิพจน์คือยูเนียนของบริเวณ จึงนับทีละบริเวณได้ หลักการเพิ่มเข้า–ตัดออก: |A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B| และ |A ∪ B ∪ C| = |A| + |B| + |C| − |A ∩ B| − |A ∩ C| − |B ∩ C| + |A ∩ B ∩ C|
ส่วนกลางและคู่
M ∩ P ∩ C: 1
M ∩ P เท่านั้น: 12 − 1 = 11
M ∩ C เท่านั้น: 5 − 1 = 4
P ∩ C เท่านั้น: 13 − 1 = 12
เซตเดี่ยว
M เท่านั้น: 17 − 11 − 4 − 1 = 1
P เท่านั้น: 35 − 11 − 12 − 1 = 11
C เท่านั้น: 27 − 4 − 12 − 1 = 10
คำตอบ
|M − (P ∪ C)| = 1
คำตอบ
|M − (P ∪ C)| = 1
4.เซต ความสัมพันธ์ และฟังก์ชัน
คำตอบ: หนึ่งต่อหนึ่ง แต่ไม่ทั่วถึง
ฟังก์ชันและการนับ: ฟังก์ชัน f: A → B ให้สมาชิกทุกตัวของ A มีภาพใน B เพียงหนึ่งตัวพอดี f เป็นหนึ่งต่อหนึ่ง (injective) เมื่อสมาชิกต่างกันมีภาพต่างกัน ทั่วถึง (surjective) เมื่อสมาชิกทุกตัวของ B เป็นภาพ และหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึง (bijective) เมื่อเป็นจริงทั้งสองอย่าง เมื่อ |A| = m และ |B| = n มี nᵐ ฟังก์ชัน ฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่ง n!/(n − m)! ฟังก์ชัน (m ≤ n) และฟังก์ชันทั่วถึง Σ (−1)ᵏ·C(n, k)·(n − k)ᵐ ฟังก์ชันโดยหลักการเพิ่มเข้า–ตัดออก |𝒫(A)| = 2ᵐ และ |A × B| = m·n
หนึ่งต่อหนึ่งหรือไม่
สมาชิกทุกตัวของ B ถูกชี้ไม่เกินหนึ่งครั้ง → หนึ่งต่อหนึ่ง
ทั่วถึงหรือไม่
c ไม่มีลูกศรชี้เข้า → ไม่ทั่วถึง
คำตอบ
หนึ่งต่อหนึ่ง แต่ไม่ทั่วถึง
คำตอบ
หนึ่งต่อหนึ่ง แต่ไม่ทั่วถึง
5.ทฤษฎีกราฟ
คำตอบ: L = 21
ออยเลอร์ แฮมิลตัน และต้นไม้: กราฟเชื่อมโยงมีวงจรออยเลอร์ (ผ่านทุกเส้นเชื่อมครั้งเดียวและกลับจุดเริ่มต้น) เมื่อทุกจุดยอดมีดีกรีคู่ และมีทางเดินออยเลอร์ที่ไม่ใช่วงจรเมื่อมีจุดยอดดีกรีคี่พอดีสองจุด ทางเดินนั้นไปจากจุดยอดคี่จุดหนึ่งถึงอีกจุดหนึ่ง วงจรแฮมิลตันผ่านทุกจุดยอดครั้งเดียว Kn มีวงจรแบบนี้ (n − 1)!/2 วงจร ต้นไม้ที่มี n จุดยอดมี n − 1 เส้นเชื่อม และกราฟเชื่อมโยงที่มี m เส้นเชื่อมจะเหลือต้นไม้ทอดข้ามหลังเอาเส้นเชื่อมออก m − n + 1 เส้น
เล็มมาการจับมือสำหรับต้นไม้
L + 37 = 2(L + 9) − 2
L = 21
คำตอบ
L = 21
ทางลัด: L = 2 + Σ (d − 2) ของจุดยอดที่มีดีกรี d ≥ 3
6.ทฤษฎีกราฟ
คำตอบ: N = 2
ดีกรี: ดีกรีของจุดยอดคือจำนวนเส้นเชื่อมที่มาบรรจบที่จุดนั้น เส้นเชื่อมแต่ละเส้นมีสองปลาย ดังนั้นผลบวกของดีกรีเท่ากับสองเท่าของจำนวนเส้นเชื่อม: Σ deg(v) = 2|E| (เล็มมาการจับมือ) ดังนั้นจำนวนจุดยอดที่มีดีกรีคี่เป็นจำนวนคู่ Kn มีเส้นเชื่อม n(n − 1)/2 เส้น กราฟปรกติดีกรี k ที่มี n จุดยอดมี nk/2 เส้น และต้นไม้ที่มี n จุดยอดมี n − 1 เส้นเชื่อม
เมทริกซ์ประชิด
A: 0 1 1 0 0
B: 1 0 1 1 0
C: 1 1 0 0 1
D: 0 1 0 0 1
E: 0 0 1 1 0
เพื่อนบ้านร่วม
(M²)AA = 0·0 + 1·1 + 1·1 + 0·0 + 0·0 = 2
คำตอบ
N = 2
7.ทฤษฎีจำนวนและเลขคณิตมอดูลาร์
คำตอบ: 67−1 mod 72 = 43
ตัวผกผันและความสอดคล้อง: a มีตัวผกผันมอดูโล n เมื่อ gcd(a, n) = 1 เท่านั้น ขั้นตอนวิธีของยูคลิดแบบขยายเขียน 1 = s·n + t·a แล้ว a⁻¹ ≡ t (mod n) ความสอดคล้อง a·x ≡ b (mod n) ที่ gcd(a, n) = 1 มีคำตอบ x ≡ a⁻¹·b ความสอดคล้องสองข้อ x ≡ r₁ (mod m₁) และ x ≡ r₂ (mod m₂) ที่มอดูลัสเป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์กันมีคำตอบเดียวมอดูโล m₁·m₂ (ทฤษฎีบทเศษเหลือของจีน) φ(n) ของออยเลอร์นับจำนวนตั้งแต่ 1 ถึง n ที่เป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์กับ n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p)
ขั้นตอนวิธีของยูคลิดแบบขยาย
เศษ r แต่ละตัวเขียนเป็น r ≡ t·67 (mod 72)
r = 72, t = 0
r = 67, q = 1, t = 1
r = 5, q = 13, t = −1
r = 2, q = 2, t = 14
r = 1, q = 2, t = −29
อินเวอร์ส
1 ≡ −29·67 (mod 72)
x = 43
ตรวจสอบ: 67·43 = 2881 = 40·72 + 1
คำตอบ
67−1 mod 72 = 43
8.ทฤษฎีจำนวนและเลขคณิตมอดูลาร์
คำตอบ: 57163 mod 62 = 57
เลขยกกำลังมอดูลาร์และ RSA: คำนวณ aᵏ mod n ด้วยการยกกำลังสองซ้ำ: เขียน k เป็นเลขฐานสอง ยกกำลังสอง ลดค่าหลังทุกขั้นตอน และคูณเลขยกกำลังที่บิตเป็น 1 แฟร์มา: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) สำหรับจำนวนเฉพาะ p ที่หาร a ไม่ลงตัว ดังนั้นลดเลขชี้กำลังมอดูโล p − 1 ได้ RSA: เลือกจำนวนเฉพาะ p และ q, n = p·q และ φ(n) = (p − 1)(q − 1) เลขชี้กำลังสาธารณะ e เป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์กับ φ(n) และเลขชี้กำลังส่วนตัวคือ d = e⁻¹ mod φ(n) เข้ารหัสด้วย c = mᵉ mod n และถอดรหัสด้วย m = cᵈ mod n