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
¬q ∧ rq ∨ ¬r¬q ∨ ¬r¬q ∧ ¬r

Hangi formül ¬(q ∨ r) formülüne mantıksal olarak denktir? Üzerine tıklayın.

¬(q ∨ r)
  1. 1¬q ∧ r
  2. 2q ∨ ¬r
  3. 3¬q ∨ ¬r
  4. 4¬q ∧ ¬r
2.Önermeler mantığı ve ispatlarZor
acc ∨ ac¬a11100100

Öncülleri c ∨ a; c ve sonucu ¬a olan argüman geçersizdir. Doğruluk tablosunda karşı örnek olan satıra tıklayın.

c ∨ ac∴ ¬a
  1. 1a = 1, c = 1
  2. 2a = 1, c = 0
  3. 3a = 0, c = 1
  4. 4a = 0, c = 0
3.Kümeler, bağıntılar ve fonksiyonlarOrta
1234

R = {(2, 1), (2, 4), (4, 1), (4, 2), (4, 4)}, {1, 2, 3, 4} kümesi üzerinde bir bağıntıdır. R’yi geçişli yapmak için ona eklenmesi gereken sıralı çiftlerin en küçük sayısı k kaçtır (geçişli kapanışın büyüklüğü eksi |R|)?

R = {(2, 1), (2, 4), (4, 1), (4, 2), (4, 4)}
k =
4.Kümeler, bağıntılar ve fonksiyonlarZor
AB1234abcbirebir, örten değilörten, birebir değileşleme (birebir ve örten)hiçbiri

Ok şeması, A = {1, 2, 3, 4} ve B = {a, b, c} olan bir f: A → B fonksiyonunu gösterir. f’ye uyan tanıma tıklayın.

f = {(1, a), (2, b), (3, a), (4, c)}
  1. 1birebir, örten değil
  2. 2örten, birebir değil
  3. 3eşleme (birebir ve örten)
  4. 4hiçbiri
5.Graf kuramıOrta

K4 tam grafının kaç farklı Hamilton devresi (H) vardır? Yalnızca başlangıç köşesi ya da yönü farklı olan devreler aynı sayılır.

K4
H =
6.Graf kuramıZor
67121213101739ABCDEFG

Prim algoritması C köşesinden başlayarak en küçük kapsayan ağacı kurar. 5. kenar olarak eklediği kenara tıklayın.

başlangıç: Ck = 5
  1. 1kenar AB
  2. 2kenar BC
  3. 3kenar BD
  4. 4kenar CE
  5. 5kenar DE
  6. 6kenar DF
  7. 7kenar GB
  8. 8kenar GC
  9. 9kenar GD
  10. 10kenar GE
7.Sayılar kuramı ve modüler aritmetikOrta

Euler’in φ fonksiyonunu bulun, φ(11): 1’den 11’e kadar 11 ile aralarında asal olan tam sayıların sayısı.

n = 11 = 11
φ(11) =
8.Sayılar kuramı ve modüler aritmetikZor

7364 mod 84 değerini bulmak için tekrarlı kare almayı kullanın.

a = 73k = 64n = 84
7364 mod 84 =

3Çözeltiler

1.Önermeler mantığı ve ispatlar

Cevap: ¬q ∧ ¬r

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).

Kural

De Morgan: ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b. ∨ , ∧ olur ve her iki parçanın değili alınır.
¬(q ∨ r) ≡ ¬q ∧ ¬r

Doğruluk tablosuyla denetleyin

q = 1, r = 1: 0 | 0 1 0 0
q = 1, r = 0: 0 | 0 1 1 0
q = 0, r = 1: 0 | 1 0 1 0
q = 0, r = 0: 1 | 0 1 1 1

Cevap

¬q ∧ ¬r

Çubuktan sonraki sütunlar, gösterilen sırayla seçeneklerdir.

2.Önermeler mantığı ve ispatlar

Cevap: a = 1, c = 1

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.

Öncüller ve sonuç satır satır

a = 1, c = 1: 1 1 | 0
a = 1, c = 0: 1 0 | 0
a = 0, c = 1: 1 1 | 1
a = 0, c = 0: 0 0 | 1

Karşı örnek

a = 1, c = 1

Cevap

a = 1, c = 1

Bu biçimdeki bir argüman geçerli bir kurala benzer, ama geçerli olmadığını göstermek için tek bir satır yeter.

3.Kümeler, bağıntılar ve fonksiyonlar

Cevap: k = 1

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.

Eklenecek çiftler

{(2, 2)}

Sayın

k = 1

Cevap

k = 1
4.Kümeler, bağıntılar ve fonksiyonlar

Cevap: örten, birebir değil

Fonksiyonlar ve sayma: bir f: A → B fonksiyonu A’nın her elemanına B’de tam olarak bir görüntü verir. Farklı elemanların görüntüleri farklıysa f birebirdir, B’nin her elemanı bir görüntüyse örtendir, ikisi de sağlanıyorsa eşlemedir (birebir ve örten). |A| = m ve |B| = n iken nᵐ fonksiyon, n!/(n − m)! birebir fonksiyon (m ≤ n) ve dahil etme–dışarıda bırakma ile Σ (−1)ᵏ·C(n, k)·(n − k)ᵐ örten fonksiyon vardır. |𝒫(A)| = 2ᵐ ve |A × B| = m·n.

Birebir mi?

f(1) = f(3) = a → birebir değil

Örten mi?

B’nin her elemanına ulaşılıyor → örten

Cevap

örten, birebir değil

Cevap

örten, birebir değil
5.Graf kuramı

Cevap: H = 3

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.

Sayın

H = (4 − 1)!/2 = 6/2 = 3

Cevap

H = 3
6.Graf kuramı

Cevap: kenar AB

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. CE (1)
2. DE (2)
3. GD (3)
4. BC (7)
5. AB (6)
6. DF (13)

kenar numarası 5

AB

Cevap

kenar AB
7.Sayılar kuramı ve modüler aritmetik

Cevap: φ(11) = 10

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).

Asal çarpanlar

11 = 11

φ değeri

φ(11) = 11 − 1 = 10

Cevap

φ(11) = 10
8.Sayılar kuramı ve modüler aritmetik

Cevap: 7364 mod 84 = 25

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.

İkilik üs

64 = 10000002 = 64

Tekrarlı kare alma

731 ≡ 73 (mod 84)
732 ≡ 37 (mod 84)
734 ≡ 25 (mod 84)
738 ≡ 37 (mod 84)
7316 ≡ 25 (mod 84)
7332 ≡ 37 (mod 84)
7364 ≡ 25 (mod 84)

Gerekli kuvvetleri çarpın

7364 ≡ 25 ≡ 25 (mod 84)

Cevap

7364 mod 84 = 25

ExamProblems · examproblems.com/courses/discrete-mathematics