Ayrık Matematik: hızlı tekrar paketi

Formül kâğıtları, her konunun temel yöntem adımları ve 8 alıştırma sorusu; tam çözümler en sonda.

Yeni sorularDerse dön

Yazdırma penceresinde, bir kopyayı cihazınızda saklamak için “PDF olarak kaydet” seçeneğini seçin.

1Formüller ve yöntemler

Önermeler mantığı ve ispatlar

Bir doğruluk tablosunun satırları
2ⁿ
Gerektirme
p → q ≡ ¬p ∨ q ≡ ¬q → ¬p
Gerektirmenin değili
¬(p → q) ≡ p ∧ ¬q
Çift yönlü gerektirme
p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
De Morgan
¬(p ∧ q) ≡ ¬p ∨ ¬q, ¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
Dağılma kuralları
p ∨ (q ∧ r) ≡ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r), p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r)
Niceleyicilerin değili
¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x), ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)
Modus ponens, modus tollens
p → q, p ⊢ q; p → q, ¬q ⊢ ¬p

Yöntem

  1. Farklı değişkenleri sayın: doğruluk tablosu 2ⁿ satırdan oluşur ve hepsinin 1 olduğu satırla başlar.
  2. Her alt formüle kendi sütununu verin ve sütunları içten dışa doğru doldurun.
  3. Her bağlacın kuralını uygulayın: → yalnızca 1 → 0 için 0’dır, ↔ iki taraf aynı olduğunda 1’dir.
  4. Denkliklerde son sütunları satır satır karşılaştırın; bir argümanda ise yalnızca bütün öncüllerin 1 olduğu satırlara bakın.
  5. Niceleyicili bir önermenin değilini almak için ¬’yi içeri taşıyın, ∀ ile ∃’yi değiştirin ve iç formülün değilini alın.

Kümeler, bağıntılar ve fonksiyonlar

İki küme
|A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B|
Üç küme
|A ∪ B ∪ C| = |A| + |B| + |C| − |A ∩ B| − |A ∩ C| − |B ∩ C| + |A ∩ B ∩ C|
Fark ve tümleyen
A − B = A ∩ B′, |A′| = |U| − |A|
Kuvvet kümesi ve çarpım
|𝒫(A)| = 2|A|, |A × B| = |A|·|B|
k elemanlı alt kümeler
C(n, k) = n!/(k!(n − k)!)
A → B fonksiyonları
nᵐ; injective n!/(n − m)!; surjective Σ (−1)ᵏ C(n, k)(n − k)ᵐ
n elemanlı küme üzerindeki bağıntılar
2n²; reflexive 2n² − n; symmetric 2n(n+1)/2
Bileşke
(g ∘ f)(x) = g(f(x))

Yöntem

  1. Bir Venn şeması çizin ve küme ifadesine hangi bölgelerin ait olduğuna bölge bölge karar verin.
  2. Sayma sorularında bölgeleri ortadan dışa doğru doldurun: önce tüm kümelerin kesişimi, sonra ikili kesişimler, sonra tek kümeler, en son dış bölge.
  3. Kontrol için dahil etme–dışarıda bırakma ilkesini kullanın: |A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B|.
  4. Bir bağıntı için her özelliği tüm çiftlerde sınayın; özellik sağlanmıyorsa bir karşı örnek verin.
  5. Bir fonksiyon için B’nin her elemanına gelen okları sayın: en çok bir ok varsa birebirdir, en az bir ok varsa örtendir.

Graf kuramı

El sıkışma lemması
Σ deg(v) = 2|E|
Tam graflar
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Düzgün (regüler) graf
|E| = n·k/2
Ağaç ve orman
|E| = n − 1, |E| = n − c
Ağacın yaprakları
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Euler
devre: tüm derecelerin çift olması; yol: tam olarak 2 tek derece
Kn içindeki Hamilton devreleri
(n − 1)!/2
Dijkstra güncellemesi
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
L uzunluğundaki gezintiler
(Mᴸ)ij

Yöntem

  1. Her köşenin derecesini yazın; dereceler toplamı kenar sayısının iki katıdır.
  2. Euler sorularında grafın bağlantılı olduğunu denetleyin ve derecesi tek olan köşeleri sayın.
  3. Ağaçlarda n − 1 kenarı ve el sıkışma lemmasını kullanın.
  4. Dijkstra için geçici uzaklıkların bir tablosunu tutun ve her turda henüz kesinleşmemiş köşelerden en küçük uzaklığa sahip olanı kesinleştirin.
  5. En küçük kapsayan ağaç için kenarları ağırlığa göre sıralayın ve bir döngü kapatan her kenarı atlayın (Kruskal) ya da bir başlangıç köşesinden tek bir ağaç büyütün (Prim).

Sayılar kuramı ve modüler aritmetik

Kalanlı bölme
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Öklid
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
En küçük ortak kat
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Ters
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Doğrusal denklik
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Euler’in φ fonksiyonu
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
Fermat
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

Yöntem

  1. Önce her sayıyı n modunda indirgeyin; kalanlar 0 ile n − 1 arasındadır.
  2. EBOB için Öklid algoritmasıyla art arda bölün; sıfırdan farklı son kalan EBOB’dur.
  3. Bir ters için genişletilmiş algoritmayı çalıştırın ve a’nın katsayısını alın; negatifse n ekleyin.
  4. a·x ≡ b denkliğini a⁻¹ ile çarparak çözün; iki denkliği x = r₁ + m₁k yazarak birleştirin.
  5. Kuvvetler için üssü ikilik tabanda yazın ve art arda kare alın; RSA’da d = e⁻¹ mod φ(n) ve φ(n) = (p − 1)(q − 1)’dir.

2Alıştırma soruları

1.Önermeler mantığı ve ispatlarOrta
totolojiçelişkiolumsallık

(p ∨ q) ∧ (¬p ∧ ¬q) bir totoloji, bir çelişki mi yoksa olumsallık mı? Cevabınıza tıklayın.

(p ∨ q) ∧ (¬p ∧ ¬q)
  1. 1totoloji
  2. 2çelişki
  3. 3olumsallık
2.Önermeler mantığı ve ispatlarZor
∃x (¬P(x) ∧ ∃y R(x, y))∀x (P(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))∃x (P(x) → ∀y ¬R(x, y))∃x (P(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))

Değili tamamen içeri taşınmış hâliyle hangi önerme ¬∀x (P(x) → ∃y R(x, y)) önermesine denktir? Üzerine tıklayın.

¬∀x (P(x) → ∃y R(x, y))
  1. 1∃x (¬P(x) ∧ ∃y R(x, y))
  2. 2∀x (P(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
  3. 3∃x (P(x) → ∀y ¬R(x, y))
  4. 4∃x (P(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
3.Kümeler, bağıntılar ve fonksiyonlarOrta
UMPC

69 birinci sınıf öğrencisinin 40 kişisi Matematik’i (M), 38 kişisi Fizik’i (P) ve 24 kişisi Kimya’yı (C) geçti. 16 kişi M ve P’yi, 13 kişi M ve C’yi, 13 kişi P ve C’yi geçti ve 3 kişi üçünü de geçti. Kaçı üç kümenin hiçbirinde yok?

|U| = 69
|(M ∪ P ∪ C)′| =
4.Kümeler, bağıntılar ve fonksiyonlarZor

4 elemanlı bir küme üzerinde hem yansıyan hem simetrik olan kaç bağıntı vardır? Sayıya N deyin.

|X| = 4
N =
5.Graf kuramıOrta

Bir ağacın derecesi 5 olan 4 köşe, derecesi 2 olan 3 köşe vardır ve diğer tüm köşeleri yapraktır (derece 1). Kaç yaprağı (L) vardır?

4 × deg 53 × deg 2
L =
6.Graf kuramıZor
411228159136ABCDEFG

Prim algoritması A köşesinden başlayarak en küçük kapsayan ağacı kurar. 2. kenar olarak eklediği kenara tıklayın.

başlangıç: Ak = 2
  1. 1kenar AB
  2. 2kenar AC
  3. 3kenar BD
  4. 4kenar CE
  5. 5kenar DE
  6. 6kenar EF
  7. 7kenar GB
  8. 8kenar GC
  9. 9kenar GD
7.Sayılar kuramı ve modüler aritmetikOrta

83 sayısının 88 modundaki tersini bulun: 0 < x < 88 olan ve 83·x ≡ 1 (mod 88) sağlayan x sayısı.

a = 83n = 88
83−1 mod 88 =
8.Sayılar kuramı ve modüler aritmetikZor
815c = me​ mod n?m = cd​ mod nm(n, e) = (1189, 11)d

m = 815 mesajını (n, e) = (1189, 11) RSA genel anahtarıyla şifreleyin. Şifreli metni, c, bulun.

n = 1189e = 11m = 815
c =

3Çözeltiler

1.Önermeler mantığı ve ispatlar

Cevap: çelişki

Mantıksal denklik: doğruluk tablosunun her satırında aynı değere sahip iki formül denktir (≡). Totoloji her satırda 1, çelişki her satırda 0’dır; olumsallık ikisi de değildir. Yararlı kurallar: De Morgan, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b ve ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (karşıt değil); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; ve dağılma kuralları, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).

Doğruluk tablosu satır satır

p = 1, q = 1: p ∨ q = 1, ¬p = 0, ¬q = 0, ¬p ∧ ¬q = 0, (p ∨ q) ∧ (¬p ∧ ¬q) = 0
p = 1, q = 0: p ∨ q = 1, ¬p = 0, ¬q = 1, ¬p ∧ ¬q = 0, (p ∨ q) ∧ (¬p ∧ ¬q) = 0
p = 0, q = 1: p ∨ q = 1, ¬p = 1, ¬q = 0, ¬p ∧ ¬q = 0, (p ∨ q) ∧ (¬p ∧ ¬q) = 0
p = 0, q = 0: p ∨ q = 0, ¬p = 1, ¬q = 1, ¬p ∧ ¬q = 1, (p ∨ q) ∧ (¬p ∧ ¬q) = 0

Sınıflandırın

(p ∨ q) ∧ (¬p ∧ ¬q): 0, 0, 0, 0
Her satırda 0: bir çelişki.

Cevap

çelişki
2.Önermeler mantığı ve ispatlar

Cevap: ∃x (P(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))

Niceleyiciler ve argümanlar: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) ve ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Değili içeri taşıyın, geçtiği her niceleyiciyi değiştirin ve iç formülün değilini ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b gibi önermeler mantığı kurallarıyla alın. Tüm öncüllerin 1 olduğu her satırda sonuç da 1 ise bir argüman geçerlidir. Öncüllerin doğru, sonucun yanlış olduğu tek bir satır bir karşı örnektir ve argümanın geçersiz olduğunu gösterir.

Değili içeri taşıyın

¬∀x (P(x) → ∃y R(x, y)) ≡ ∃x (P(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))

Cevap

∃x (P(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))

Diğer seçenekler ya bir niceleyiciyi değiştirmeden bırakır, ya niceleyicilerin sırasını değiştirir ya da iç formülün değilini yanlış alır.

3.Kümeler, bağıntılar ve fonksiyonlar

Cevap: |(M ∪ P ∪ C)′| = 6

Kümeler ve Venn şemaları: A ∪ B, A’da ya da B’de (veya her ikisinde) olan elemanları, A ∩ B her ikisinde de olanları, A − B A’nın B’de olmayan elemanlarını ve tümleyen A′ U’da A’da olmayan her şeyi içerir. Bir Venn şemasında her küme ifadesi bölgelerin bir birleşimidir; bu yüzden onu bölge bölge sayın. Dahil etme–dışarıda bırakma: |A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B| ve |A ∪ B ∪ C| = |A| + |B| + |C| − |A ∩ B| − |A ∩ C| − |B ∩ C| + |A ∩ B ∩ C|.

Merkez ve ikililer

M ∩ P ∩ C: 3
M ∩ P yalnızca: 16 − 3 = 13
M ∩ C yalnızca: 13 − 3 = 10
P ∩ C yalnızca: 13 − 3 = 10

Tek kümeler

M yalnızca: 40 − 13 − 10 − 3 = 14
P yalnızca: 38 − 13 − 10 − 3 = 12
C yalnızca: 24 − 10 − 10 − 3 = 1

Cevap

|M ∪ P ∪ C| = 63
|(M ∪ P ∪ C)′| = 69 − 63 = 6

Cevap

|(M ∪ P ∪ C)′| = 6
4.Kümeler, bağıntılar ve fonksiyonlar

Cevap: N = 64

Bağıntılar: bir X kümesi üzerindeki bir R bağıntısı, sıralı (x, y) çiftlerinin kümesidir. X’teki her x için (x, x) ∈ R ise R yansıyandır; (x, y) ∈ R her zaman (y, x) ∈ R ile birlikte geliyorsa simetriktir; (x, y) ve (y, x) yalnızca x = y ise birlikte R’deyse ters simetriktir; R’deki (x, y) ve (y, z) (x, z) ∈ R’yi zorunlu kılıyorsa geçişlidir. Denklik bağıntısı yansıyan, simetrik ve geçişlidir ve X’i ayrık sınıflara böler.

Serbest seçimleri sayın

N = 26 = 64

Cevap

N = 64
5.Graf kuramı

Cevap: L = 14

Euler, Hamilton ve ağaçlar: bağlantılı bir grafın tüm köşelerinin derecesi çiftse bir Euler devresi (her kenar bir kez, başlangıca dönüş), tam olarak iki köşenin derecesi tekse devre olmayan bir Euler yolu vardır; yol bir tek dereceli köşeden ötekine gider. Bir Hamilton devresi her köşeyi bir kez ziyaret eder; Kn grafında bunlardan (n − 1)!/2 tane vardır. n köşeli bir ağacın n − 1 kenarı vardır ve m kenarlı bağlantılı bir graf m − n + 1 kenar kaldırıldıktan sonra bir kapsayan ağaç bırakır.

Bir ağaç için el sıkışma lemması

L + 26 = 2(L + 7) − 2
L = 14

Cevap

L = 14

Kısayol: L = 2 + Σ (d − 2); toplam, derecesi d ≥ 3 olan köşeler üzerindendir.

6.Graf kuramı

Cevap: kenar CE

En kısa yollar ve kapsayan ağaçlar: Dijkstra algoritması her turda bir köşeyi kesinleştirir: geçici uzaklığı en küçük olan, henüz kesinleşmemiş köşeyi. Uzaklığı artık kesindir ve her komşu v için d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)) alınır. Kruskal algoritması en küçük kapsayan ağacı, kenarları hafiften ağıra alıp bir döngü kapatacak kenarları atlayarak kurar; Prim algoritması bir başlangıç köşesinden tek bir ağaç büyütür ve her seferinde ağaçtan çıkan en hafif kenarı ekler. n köşeli bir kapsayan ağacın n − 1 kenarı vardır.

Prim algoritması

1. AC (1)
2. CE (2)
3. AB (4)
4. DE (8)
5. GD (6)
6. EF (15)

kenar numarası 2

CE

Cevap

kenar CE
7.Sayılar kuramı ve modüler aritmetik

Cevap: 83−1 mod 88 = 35

Tersler ve denklikler: a’nın n modunda tersi, tam olarak ebob(a, n) = 1 olduğunda vardır. Genişletilmiş Öklid algoritması 1 = s·n + t·a yazar ve sonra a⁻¹ ≡ t (mod n) olur. ebob(a, n) = 1 olan a·x ≡ b (mod n) denkliğinin çözümü x ≡ a⁻¹·b’dir. Modülleri aralarında asal olan x ≡ r₁ (mod m₁) ve x ≡ r₂ (mod m₂) denkliklerinin m₁·m₂ modunda bir çözümü vardır (Çin kalan teoremi). Euler’in φ(n) fonksiyonu 1’den n’ye kadar n ile aralarında asal olan sayıları sayar: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).

Genişletilmiş Öklid algoritması

Her r kalanı r ≡ t·83 (mod 88) olarak yazılır.

r = 88, t = 0
r = 83, q = 1, t = 1
r = 5, q = 16, t = −1
r = 3, q = 1, t = 17
r = 2, q = 1, t = −18
r = 1, q = 2, t = 35

Ters

1 ≡ 35·83 (mod 88)
x = 35
kontrol: 83·35 = 2905 = 33·88 + 1

Cevap

83−1 mod 88 = 35
8.Sayılar kuramı ve modüler aritmetik

Cevap: c = 1030

Modüler kuvvetler ve RSA: aᵏ mod n değerini tekrarlı kare almayla hesaplayın: k’yi ikilik tabanda yazın, kare alın, her adımdan sonra indirgeyin ve biti 1 olan kuvvetleri çarpın. Fermat: a’yı bölmeyen bir p asalı için aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p); dolayısıyla üs p − 1 modunda indirgenebilir. RSA: p ve q asallarını seçin, n = p·q ve φ(n) = (p − 1)(q − 1); genel üs e, φ(n) ile aralarında asaldır ve özel üs d = e⁻¹ mod φ(n)’dir. c = mᵉ mod n ile şifreleyin ve m = cᵈ mod n ile çözün.

Tekrarlı kare alma

11 = 8 + 2 + 1
8151 ≡ 815 (mod 1189)
8152 ≡ 763 (mod 1189)
8154 ≡ 748 (mod 1189)
8158 ≡ 674 (mod 1189)
81511 ≡ 815·763·674 ≡ 1030 (mod 1189)

Şifreli metin

c = 1030

Cevap

c = 1030

ExamProblems · examproblems.com/courses/discrete-mathematics