Høgskolen i Agder. Institutt for matematiske fag EKSAMEN

Like dokumenter
Eksamensoppgave i MA0301 Elementær diskret matematikk løsningsforslag

Eksamensoppgave i MA0301 Elementær diskret matematikk løsningsforslag

Løsningsforslag. Emnekode: Emne: Matematikk for IT ITF Eksamenstid: Dato: kl til kl desember Hjelpemidler: Faglærer:

Løsningsforslag. Oppgavesettet består av 9 oppgaver med i alt 20 deloppgaver. Ved sensur vil alle deloppgaver telle omtrent like mye.

Løsningsforslag Øving 9 TMA4140 Diskret matematikk Høsten i for i = 0, 1, 2, 3, 4, og så er W 4 svaret

EKSAMEN. Emnekode: Emne: Matematikk for IT ITF Eksamenstid: Dato: kl til kl desember Hjelpemidler: Faglærer:

Grafteori. MAT1030 Diskret matematikk. Induksjonsbevis

MAT1030 Diskret matematikk

Emnenavn: Matematikk for IT. Eksamenstid: Faglærer: Christian F Heide

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

LO118D Forelesning 5 (DM)

Eksamen iin115, 14. mai 1998 Side 2 Oppgave 1 15 % Du skal skrive en prosedyre lagalle som i en global character array S(1:n) genererer alle sekvenser

Matematikk for IT. Prøve 1 Løsningsforslag. Fredag 23. september september Oppgave 1

True False. Q(0, 1, 2) yq(0, y, y) x yq(x, y, 10) x yq(x, y, x + x) y xq(x, y, x + x) x y Q(x, y, x + x) y x Q(x, y, x + x) x y zq(x, y, z)

Ukeoppgaver fra kapittel 10 & Induksjonsbevis

Plenumsregning 12. Diverse oppgaver. Roger Antonsen mai Eksamen 12/6-06 Oppgave 2. Plan

MAT1030 Diskret Matematikk

Matematikk for IT, høsten 2016

Eksamensoppgave i TMA4140 Diskret matematikk

Først litt repetisjon

UNIVERSITETET I OSLO

Introduksjon. MAT1030 Diskret matematikk. Søkealgoritmer for grafer. En graf

MAT1030 Diskret matematikk

Kombinatorikk. MAT1030 Diskret Matematikk. Oppsummering av regneprinsipper

MAT1030 Diskret Matematikk

Introduksjon. MAT1030 Diskret Matematikk. Introduksjon. En graf. Forelesning 22: Grafteori. Roger Antonsen

Eksamen i Elementær Diskret Matematikk - (MA0301)

Egenskaper til relasjoner på en mengde A.

MAT1030 Forelesning 22

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN V06, MA0301

MAT1030 Forelesning 22

Repetisjon og mer motivasjon. MAT1030 Diskret matematikk. Repetisjon og mer motivasjon

Løsningsforslag til 3. oblogatoriske oppgave i Diskret Matematikk. Høsten 2018

Kommentarer til Eksamen IM005 - V02

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i TMA4140 Diskret matematikk

Matematikk for IT. Prøve 1. Onsdag 18. september Løsningsforslag

Eksamensoppgave i TMA4140 Diskret matematikk

R for alle a A. (, så er a, En relasjon R på en mengde A er en Ekvivalensrelasjon hvis den er refleksiv, symmetrisk og transitiv.

Relasjoner - forelesningsnotat i Diskret matematikk 2017

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

i Dato:

LØSNINGSFORSLAG, EKSAMEN I ALGORITMER OG DATASTRUKTURER (IT1105)

TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2016

Eksamen i fag SIF8010 Algoritmer og Datastrukturer Tirsdag 18. Desember 2000, kl

Relasjoner - forelesningsnotat i Diskret matematikk 2015

EKSAMEN. Oppgavesettet består av 16 oppgaver. Ved sensur vil alle oppgaver telle like mye med unntak av oppgave 6 som teller som to oppgaver.

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforlag til eksamen i Diskret matematikk. 29. november 2017

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. INF1080 Logiske metoder for informatikk

MAT1030 Diskret matematikk

Oppsummering. MAT1030 Diskret matematikk. Oppsummering. Oppsummering. Forelesning 23: Grafteori

Matematikk for IT Eksamen. Løsningsforslag

Løsningsforslag oblig. innlevering 1

Grafteori. MAT1030 Diskret Matematikk. Repetisjon og mer motivasjon. Repetisjon og mer motivasjon. Forelesning 23: Grafteori.

MAT1030 Diskret Matematikk

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2016

Forelesning 23. MAT1030 Diskret Matematikk. Repetisjon og mer motivasjon. Repetisjon og mer motivasjon. Forelesning 23: Grafteori.

R for alle a A. (, så er a, En relasjon R på en mengde A er en Ekvivalensrelasjon hvis den er refleksiv, symmetrisk og transitiv.

EKSAMEN. Oppgavesettet består av 9 oppgaver med i alt 20 deloppgaver. Ved sensur vil alle deloppgaver telle omtrent like mye.

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 23. Grafteori. Dag Normann april Oppsummering. Oppsummering. Oppsummering. Digresjon: Firefarveproblemet

MAT1030 Diskret Matematikk

MAT1030 Diskret matematikk

EKSAMEN I FAG TMA4140 DISKRET MATEMATIKK Tirsdag 16. desember 2003 Tid :

Matematikk for IT. Prøve 1. Torsdag 18. september Løsningsforslag

MAT1030 Forelesning 23

Løsningsforslag til eksamen høst 2016

UNIVERSITETET I OSLO

INF1080 Logiske metoder for informatikk. 1 Små oppgaver [70 poeng] 1.1 Grunnleggende mengdelære [3 poeng] 1.2 Utsagnslogikk [3 poeng]

K A L K U L U S. Løsningsforslag til utvalgte oppgaver fra Tom Lindstrøms lærebok. ved Klara Hveberg. Matematisk institutt Universitetet i Oslo

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MNF130 VÅREN 2010 OPPGAVE 1

EKSAMEN. Emne: Emnekode: Matematikk for IT ITF Dato: Eksamenstid: til desember Hjelpemidler: Faglærer:

MAT1030 Diskret matematikk

UNIVERSITETET I OSLO

Kapittel 6: Funksjoner

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til eksamen i fag SIF8010 Algoritmer og Datastrukturer Tirsdag 14. Desember 1999, kl

INF1080 Logiske metoder for informatikk. 1 Små oppgaver [70 poeng] 1.1 Grunnleggende mengdelære [3 poeng] 1.2 Utsagnslogikk [3 poeng]

Forelesning 31: Repetisjon

Matematikk for IT. Prøve 1. Torsdag 17. september Løsningsforslag. 22. september 2015

Relasjoner. Ekvivalensrelasjoner. En relasjon R på en mengde A er en delmengde av produktmengden. La R være en relasjon på en mengde A.

MAT1030 Forelesning 24

Emnenavn: Matematikk for IT. Eksamenstid: Faglærer: Christian F Heide

EKSAMEN. Oppgavesettet består av 11 oppgaver med i alt 21 deloppgaver. Ved sensur vil alle deloppgaver telle omtrent like mye.

UNIVERSITETET I OSLO

MAT1030 Diskret Matematikk

MAT1030 Diskret matematikk

Kontinuasjonseksamen i fag SIF8010 Algoritmer og Datastrukturer Torsdag 9. August 2001, kl

Studentnummer: Side 1 av 1. Løsningsforslag, Eksamen i TDT4120 Algoritmer og datastrukturer August 2005

MAT1030 Diskret matematikk

MAT1030 Forelesning 14

Eksamen i fag SIF8010 Algoritmer og Datastrukturer Tirsdag 14. Desember 1999, kl

MAT1030 Diskret Matematikk

Forelesning 29: Kompleksitetsteori

Repetisjonsforelesning - INF1080

MAT1030 Diskret Matematikk

LØSNINGSFORSLAG UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Oppgave 1 Mengdelære (10 poeng)

København 20 Stockholm

Transkript:

Høgskolen i Agder Institutt for matematiske fag EKSAMEN i MA1040 Matematikk for IT-studenter Mandag 5. mai 2003, kl. 09 00 13 00 Alle trykte og skrevne hjelpemidler er tillatt. Oppgavesettet er på 7 sider. Felles oppgavesett for bokmål og nynorsk ordvalg og setningsbygning samsvarer i begge målfører. Løsningsforslag Oppgave 1 Et kabel-tv-firma skal legge kabler til husene i et byggefelt. TV-signalene kommer fra en omformerstasjon i utkanten av byggefeltet. Det finnes to typer kabler: type S: Den er ganske dyr pr meter, men kan deles opp i biter som går direkte fra et hus til et annet. Kabel-stykkene må legges slik at alle husene er forbundet med omformerstasjonen, direkte eller indirekte. type H: Den er litt billigere pr meter, men kan til gjengjeld ikke deles opp. Den må legges i en sammenhengende sløyfe som går innom alle husene, og deretter tilbake til omformerstasjonen. Firmaet har på forhånd målt opp avstanden mellom alle par av hus i området, og er nå interessert i å legge kabler på en minst mulig kostbar måte. Finnes det noen generelt effektiv metode for å finne minste kostnad ved å legge kabel av type S? Begrunn svaret, og angi i så fall en metode.

Problemet er å finne et minimalt spenntre i den vektede grafen der nodene er husene samt omformerstasjonen, og kantene er alle par av noder, med vekt lik avstanden mellom dem. Prims algoritme, som finnes i læreboken, er en generelt effektiv metode for å finne minimale spenntrær. Finnes det noen generelt effektiv metode for å finne minste kostnad ved å legge kabel av type H? Begrunn svaret, og angi i så fall en metode. Her er problemet å finne en minimal Hamilton-sykel i den samme grafen. Det finnes ingen generelt effektive algoritmer for dette problemet. Oppgave 2 En bonde skulle ha med seg en ulv, ei geit og et kålhode over en elv. Ingen kunne svømme, elven var bred og dyp, og det var ingen bro. Men det fantes en liten robåt, stor nok for bonden og enten ulven, geita eller kålhodet. Bonden måtte så pønske ut en måte å ro frem og tilbake for å få med seg alle eiendelene over. Bondens problem var at hvis ulven fikk være sammen med geita uten tilsyn, kunne geita bli spist, og hvis geita fikk være sammen med kålhodet uten tilsyn, kunne kålhodet bli spist. La oss gi den ene elvebredden nummer 0, og den andre elvebredden gir vi nummer 1. Tilstanden rett før eller etter en rotur kan vi da beskrive med 4 binære siffer, ett for hver av bonden, ulven, geita og kålhodet. I starten er alle på elvebredd 0, og den tilstanden kan vi beskrive med de 4 binærsifrene 0000 Første siffer gjelder bonden, andre siffer gjelder ulven, tredje siffer gjelder geita og siste siffer gjelder kålhodet. Hvis bonden nå tar med seg geita og ror over til motsatt elvebredd, kan vi beskrive den nye tilstanden som 1010 Bondens mål er at alle skal være på elvebredd 1, og den tilstanden kan vi beskrive med de 4 binærsifrene 1111 La oss kalle mengden av alle slike tilstander T.

a) Hvor mange elementer har T? Et element kan genereres ved å velge 4 ganger, med tilbakelegging, blant de 2 sifrene 0 og 1, der rekkefølgen er signifikant. Da er det ulike muligheter. 2 4 = 16 b) Noen av tilstandene i T er problematiske i den forstand at geita eller kålhodet kan bli spist. Tilstandene 0000, 1010 og 1111 som er nevnt ovenfor, er ikke problematiske, men noen av de andre er det. Identifiser alle de problematiske tilstandene. tilstand kommentar 0000 ok 0001 ok 0010 ok 0011 geita spiser kålhodet 0100 ok 0101 ok 0110 ulven spiser geita 0111 geita spiser kålhodet og/eller ulven spiser geita 1000 geita spiser kålhodet og/eller ulven spiser geita 1001 ulven spiser geita 1010 ok 1011 ok 1100 geita spiser kålhodet 1101 ok 1110 ok 1111 ok c) La oss kalle mengden av uproblematiske tilstander U. Noen par (u 1, u 2 ) av elementer fra U er relatert ved at en rotur kan forandre u 1 til u 2. La oss kalle den tilsvarende binære relasjonen R. Karakteriser R som

delmengde av et kartesisk produkt Vi har U = {0000, 0001, 0010, 0100, 0101, 1010, 1011, 1101, 1110, 1111}, og relasjonen R kan da karakteriseres som denne delmengden av U U: {(0000, 1010), (0001, 1011), (0001, 1101), (0010, 1010), (0010, 1011), (0010, 1110), (0100, 1101), (0100, 1110), (0101, 1101), (0101, 1111), (1010, 0000), (1011, 0001), (1101, 0001), (1010, 0010), (1011, 0010), (1110, 0010), (1101, 0100), (1110, 0100), (1101, 0101), (1111, 0101)} matrise 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 R 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0000 x 0001 x x 0010 x x x 0100 x x 0101 x x 1010 x x 1011 x x 1101 x x x 1110 x x 1111 x graf Grafen har noder {0000, 0001, 0010, 0100, 0101, 1010, 1011, 1101, 1110, 1111} og kanter {(0000, 1010), (0001, 1011), (0001, 1101), (0010, 1010), (0010, 1011), (0010, 1110),

d) Er R: (0100, 1101), (0100, 1110), (0101, 1101), (0101, 1111), (1010, 0000), (1011, 0001), (1101, 0001), (1010, 0010), (1011, 0010), (1110, 0010), (1101, 0100), (1110, 0100), (1101, 0101), (1111, 0101)}. refleksiv? Nei, for bonden skifter alltid side i løpet av en rotur. transitiv? Nei. Moteksempel: 0000 R 1010 og 1010 R 0010, men ikke 0000 R 0010. symmetrisk? Ja, for effekten av en rotur kan oppheves ved at bonden straks ror tilbake i motsatt retning med samme last ombord. Begrunn svarene. e) Hvilke av R 2, R 3, R 4, R 5 er refleksive? Begrunn svarene. R 2 og R 4 er refleksive, for enhver tilstand kan endres tilbake til seg selv ved at bonden tar en lovlig rotur og deretter ror tilbake med samme last, en eller to ganger. Derimot er verken R 3 eller R 5 refleksive, for bonden skifter elvebredd etter odde antall roturer. Oppgave 3 Vis at summen av de første n oddetallene er n 2. Basis: n = 1. Summen er da 1, som er lik 1 2. Steg: Vi antar nå at summen av de n første oddetallene er n 2 ( induksjonshypotesen ): 1 + 3 + 5 + + (2n 1) = n 2 og skal bevise at summen av de n+1 første oddetallene er (n + 1) 2. Vi starter med summen av de (n + 1) første oddetallene: 1 + 3 + 5 + + (2(n + 1) 1)

og skiller ut det (n + 1)-te oddetallet slik: (1 + 3 + 5 + + (2n 1)) + (2(n + 1) 1) De n første har summen n 2 ifølge induksjonshypotesen, så summen av alle de n + 1 første oddetallene blir: n 2 + (2(n + 1) 1) = n 2 + 2n + 2 1 = n 2 + 2n + 1 = (n + 1) 2. Dermed er induksjonsbeviset komplett. Alternativt kan man se resultatet direkte ved å skrive 1 + 3 + 5 + + (2n 1) = (2 1 1) + (2 2 1) + + (2n 1) = 2 1 + 2 2 + + 2n 1 1 1 = og sette inn 2(1 + 2 + + n) n 1+2+ +n = C(n+1, 2) = n + 1 2 = (n + 1)n 2 som vi husker fra pensum, eller kan utlede av regelen om summasjon i første (øvre) indeks av binomialkoeffisienter. Vi får derved (n + 1)n 2 n = n 2 + n n = n 2. 2 Oppgave 4 Hva er galt med det følgende beviset for at alle sjørøvere har like mange øreringer? Vi bruker matematisk induksjon på antall sjørøvere, n, i sjørøverforsamlinger:

Basis Når n = 1 dreier det seg om enkeltsjørøvere, og da er det trivielt riktig at alle sjørøverne som er forsamlet har samme antall øreringer. Steg Nå tar vi for oss en sjørøverforsamling med n+1 medlemmer. Vi velger ut en sjørøver, tar ham/henne med på en liten spasertur, og teller antall øreringer; a. Ved induksjon vet vi at de n gjenværende sjørøverne har innbyrdes samme antall øreringer, men så langt vet vi ikke hvilket antall det er. Nå sender vi inn igjen den sjørøveren vi tok ut, og tar til side en annen sjørøver i stedet. Fortsatt vet vi ved induksjon at de n øvrige sjørøverne har samme antall øreringer, og det antallet må være a, siden den første sjørøveren er med blant de n nå. Altså har alle de n + 1 sjørøverne samme antall øreringer, nemlig a. Dermed kan vi konkludere med at all verdens sjørøvere har samme antall øreringer. Steg-argumentet forutsetter minst 3 sjørøvere: de to vi tar til side, og en til som binder de to til å ha samme antall øreringer. Vi kan ikke ta steget fra 1 til 2 sjørøvere, så induksjonsbeviset bryter sammen. Dette er slutten på oppgavesettet. Lykke til! Rolf Nossum