UNIVERSITETET I OSLO

Like dokumenter
UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Løsningsforslag oblig. innlevering 1

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Prøveeksamen 2016 (med løsningsforslag)

Litt mer mengdelære. INF3170 Logikk. Multimengder. Definisjon (Multimengde) Eksempel

INF3170 Forelesning 2

Dagens plan. INF3170 Logikk. Induktive definisjoner. Eksempel. Definisjon (Induktiv definisjon) Eksempel

Dagens plan. INF3170 Logikk. Syntaks: Utsagnslogiske formler. Motivasjon

Hvis Ole følger inf3170, så liker Ole logikk. Ole følger inf3170, og Ole følger ikke inf3170. Ole følger inf3170, eller Ole følger ikke inf3170.

Repetisjonsforelesning

IN1150 Høst Logiske metoder for informatikk. Digital eksamen

Forelesning 2: Induktive definisjoner, utsagnslogikk og sekventkalkyle Christian Mahesh Hansen januar 2007

Repetisjonsforelesning - INF1080

MAT1030 Diskret matematikk

Forelesning januar 2006 Induktive denisjoner og utsagnslogikk

Grafteori. MAT1030 Diskret matematikk. Induksjonsbevis

MAT1030 Diskret matematikk

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Praktisk informasjon INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET FORELESNING 5: UTSAGNSLOGIKK. Endringer i undervisningen. Spørreskjemaet.

Ukeoppgaver fra kapittel 10 & Induksjonsbevis

Dagens plan. INF3170 Logikk. Semantikk for sekventer. Definisjon (Motmodell/falsifiserbar sekvent) Definisjon (Gyldig sekvent) Eksempel.

Dagens plan. INF3170 Logikk. Negasjon som bakgrunn for intuisjonistisk logikk. Til nå i kurset. Forelesning 9: Intuisjonistisk logikk.

Intuisjonistisk logikk

INF3170 Logikk. Forelesning 11: Intuisjonistisk logikk. Roger Antonsen. 27. april Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Definisjon 1.1 (Sunnhet). Sekventkalkylen LK er sunn hvis enhver LK-bevisbar sekvent er gyldig.

1 Utsagnslogikk (10 %)

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Dagens plan. INF3170 Logikk. Mengder. Definisjon. Notasjon. Forelesning 0: Mengdelære, Induksjon. Martin Giese. 23. januar 2008.

Fortsettelse. INF3170 Logikk. Eksempel 1. Forelesning 8: Mer sekventkalkyle og sunnhet. Roger Antonsen

INF3170 Forelesning 11

INF3170 Logikk. Forelesning 8: Mer sekventkalkyle og sunnhet. Roger Antonsen. 6. april Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Dagens plan. INF3170 Logikk. Introduksjon. Forelesning 7: Førsteordens logikk sekventkalkyle og sunnhet. Christian Mahesh Hansen. 5.

To mengder S og T er like, S = T, hvis de inneholder de samme elementene. Notasjon. Mengden med elementene a, b, c og d skrives ofte {a, b, c, d}.

INF1800 Forelesning 6

Dagens plan. INF3170 Logikk. Obliger og eksamen. Forelesning 1: Introduksjon. Utsagnslogikk og sekventkalkyle. Arild Waaler. 21.

INF3170 Forelesning 4

Dagens plan INF3170 Logikk. Obliger og eksamen. Forelesning 1: Introduksjon, mengdelære og utsagnslogikk. Christian Mahesh Hansen og Roger Antonsen

Bevis for sunnhet (og kompletthet) av bevissystemet med hensyn på semantikken

Mengder, relasjoner og funksjoner

Merk: kopieringen av hovedformelen i γ-reglene medfører at bevissøk i førsteordens logikk ikke nødvendigvis behøver å terminere!

INF3170 Logikk. Forelesning 3: Utsagnslogikk, semantikk, sekventkalkyle. Roger Antonsen. Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MNF130 VÅREN 2010 OPPGAVE 1

Forelesning 31: Repetisjon

Forelesning 3: Utsagnslogikk sekventkalkyle, sunnhet og kompletthet Christian Mahesh Hansen - 5. februar 2007

Dagens plan. INF3170 Logikk

Dagens plan. INF4170 Logikk. Fri-variabel sekventkalkyle. Forelesning 10: Automatisk bevissøk II fri-variabel sekventkalkyle og sunnhet.

INF4170 { Logikk. Forelesning 1: Utsagnslogikk. Arild Waaler. 20. august Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Forelesning 7: Førsteordens logikk sekventkalkyle og sunnhet Christian Mahesh Hansen - 5. mars 2007

Forelesning 1: Introduksjon. Utsagnslogikk og sekventkalkyle Arild Waaler januar 2008

MAT1030 Diskret matematikk

Oppgaver fra forelesningene. MAT1030 Diskret matematikk. Oppgave (fra forelesningen 10/3) Definisjon. Plenumsregning 9: Diverse ukeoppgaver

Kompletthet av LK. INF3170 Logikk. Overblikk. Forelesning 9: Mer sekventkalkyle og kompletthet. Roger Antonsen

MAT1030 Diskret matematikk

Hint til oppgavene. Uke 34. Uke 35. Fullstendige løsningsforslag finnes på emnesidene for 2017.

Forelesning 3-6. februar 2006 Utsagnslogikk sekventkalkyle og sunnhet. 1 Mengdelære III. 2 Utsagnslogikk. 1.1 Multimengder. 2.

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Repetisjon og noen løse tråder

MAT1030 Diskret matematikk

INF3170 Forelesning 1

Forelesning 1: Introduksjon og mengdelære Christian Mahesh Hansen januar Praktisk informasjon. 1.1 Forelesere og tid/sted

Dagens plan. INF3170 Logikk. Kompletthet følger fra modelleksistens. Kompletthet. Definisjon (Kompletthet) Teorem (Modelleksistens)

INF3170 Logikk. Ukeoppgaver oppgavesett 7

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Forelesning 5: Førsteordens logikk syntaks og semantikk Christian Mahesh Hansen februar 2007

Repetisjon INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET FORELESNING 3: MENGDELÆRE, RELASJONER, FUNKSJONER. Mengder. Multimengder og tupler.

Dagens plan. INF4170 Logikk. Modelleksistens for grunn LK repetisjon. Kompletthet av fri-variabel LK. Teorem (Kompletthet) Lemma (Modelleksistens)

LF, KONTINUASJONSEKSAMEN TMA

Førsteordens logikk - syntaks

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

Plenumsregning 9. Diverse ukeoppgaver. Roger Antonsen april Oppgaver fra forelesningene. Oppgave (fra forelesningen 10/3).

INF1800 Forelesning 18

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

Dagens plan. INF3170 Logikk. Forstå teksten og begrepene! Disponér tiden! Forelesning 15: Oppgaveløsing. Christian Mahesh Hansen. 21.

Definisjon 1.1 (Kompletthet). Sekventkalkylen LK er komplett hvis enhver gyldig sekvent er LK-bevisbar.

Repetisjon: Førsteordens syntaks og semantikk. 2 Førsteordens sekventkalkyle. 3 Sunnhet av førsteordens sekventkalkyle. 1 Mengden T av termer i L:

Noen løsningsforslag/fasitsvar

Forelesning 7: Førsteordens logikk sekventkalkyle og sunnhet Christian Mahesh Hansen - 3. mars 2007

Generell induksjon og rekursjon. MAT1030 Diskret matematikk. Generell induksjon og rekursjon. Generell induksjon og rekursjon.

MAT1030 Forelesning 19

Kapittel 4: Logikk (utsagnslogikk)

MAT1030 Diskret Matematikk

Kapittel 4: Logikk. MAT1030 Diskret Matematikk. Oppsummering. En digresjon. Forelesning 6: Utsagnslogikk og predikatlogikk.

Beregn minutter til å se gjennom og fullføre ubesvarte oppgaver på slutten av eksamenstiden.

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)

Notat med oppgaver for MAT1140

Eksamensoppgave i MA0301 Elementær diskret matematikk løsningsforslag

Transkript:

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i INF1080 Logiske metoder for informatikk Eksamensdag: 29. november 2013 Tid for eksamen: 09.00 13.00 (Fortsettes på side 2.)

Oppgave 1 Mengdelære (10 poeng) La U være mengden {1, 2, a, b}. (a) [2 poeng] Regn ut U {1, b}. U {1, b} = {1, 2, a, b} {1, b} = {1, b} (b) [2 poeng] Regn ut U \ {1, b}. U \ {1, b} = {1, 2, a, b} \ {2, a} = {1, b} (c) [2 poeng] Regn ut {1, b} {2, a}. {1, b} {2, a} = { 1, 2, 1, a, b, 2, b, a } (d) [2 poeng] Hva er kardinaliteten til U U? Kardinaliteten til U U er 16. (e) [2 poeng] La X være mengden {1, b}. Finn en mengde Y slik at X både er et element i Y og en delmengde av Y. La Y være mengden {1, b, {1, b}}. 2

Oppgave 2 Funksjoner (10 poeng) (a) [2 poeng] Er alle bijeksjoner surjektive? Forklar kort. Ja, en bijeksjon er en funksjon er både injektiv og surjektiv, det vil si en en funksjon f : A B slik at for alle b B fins det nøyaktig én a A slik at f(a) = b. (b) [2 poeng] Alle funksjoner er relasjoner, men ikke alle relasjoner er funksjoner. Gi et eksempel på en ikke-tom relasjon fra {1, 2} til {a, b} som ikke er en funksjon. To mulige svar er: og { 1, a }. (c) [2 poeng] Hva er en binær operator? Forklar kort. En binær operator på en mengde A er en funksjon fra A A til A. (d) [2 poeng] Finn alle funksjoner f : {a, b} {1, 2} som ikke er injektive. { a, 1, b, 1 } og { a, 2, b, 2 } (e) [2 poeng] Kan en funksjon fra {a, b} til {1, 2, 3} ha en invers? Hvis ja, gi et eksempel; hvis nei, forklar kort hvorfor ikke. En funksjon vil ha en invers hvis og bare hvis den er en bijeksjon, og en funksjon fra {a, b} til {1, 2, 3} kan aldri være surjektiv og dermed aldri heller være en bijeksjon. 3

Oppgave 3 Utsagnslogikk (10 poeng) La F være den utsagnslogiske formelen P ( P Q). (a) [2 poeng] Sett opp en sannhetsverditabell for F. P Q P ( P Q) 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 (b) [2 poeng] Er F en logisk konsekvens av formelen P Q? Begrunn svaret ditt. Ja, enhver valuasjon som gjør P Q sann må også gjøre F sann, for F er en tautologi. (c) [2 poeng] Er formelen Q P en logisk konsekvens av F? Nei, enhver valuasjon gjør F sann, må det fins flere valuasjoner som gjør Q P usann. (d) [2 poeng] Hva er forskjellen mellom en tilordning av sannhetsverdier til utsagnsvariabler og valuasjon? Forklar kort. En tilordning av sannhetsverdier til utsagnsvariabler er en funksjon fra utsagnsvariabler til {1, 0}. En valuasjon er en funksjon fra utsagnslogiske formler til {1, 0}. (e) [2 poeng] Ta stilling til følgende påstand. «Hvis F er falsifiserbar og G er falsifiserbar, så er F G falsifiserbar, uansett hva F og G står for.» Begrunn svaret ditt. Påstanden er usann. Moteksempel: Både P og P er falsifiserbare formler, men P P er ikke falsifiserbar. 4

Oppgave 4 Ekvivalensklasser (10 poeng) La være følgende binære relasjon på mengden {1, 2, 3, 4, 5}. { 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 1, 2, 1, 5, 2, 5, 2, 1, 5, 1, 5, 2, 3, 4, 4, 3 } (a) [2 poeng] Forklar kort hvorfor er en ekvivalensrelasjon. Den er en ekvivalensrelasjon fordi den er refleksiv, symmetrisk og transitiv. (b) [2 poeng] Hva er ekvivalensklassen til elementet 2? Ekvivalensklassen til 2 er {1, 2, 5}. (c) [2 poeng] Hvor mange ekvivalensklasser definerer denne relasjonen? To. Ekvivalensklassene er {1, 2, 5} og {3, 4}. (d) [2 poeng] Hvilken partisjon gir denne relasjonen opphav til? Relasjonen gir opphav til partisjonen {{1, 2, 5}, {3, 4}}. (e) [2 poeng] Hva menes med at mengdene i en partisjon er disjunkte? Det betyr at hvis X og Y er elementer i partisjonen, så er X Y =. 5

Oppgave 5 Relasjoner (10 poeng) Husk at at en binær relasjon R på mengden S er irrefleksiv hvis det ikke fins noen x slik x, x R. Vi sier at en binær relasjon R på mengden S er intransitiv hvis det for alle x, y, z er slik at hvis x, y R og y, z R, så x, z / R. (a) [2 poeng] Finn en binær relasjon på mengden {a, b} som ikke er irrefleksiv. { a, a } er ikke irrefleksiv. (b) [2 poeng] Finn en binær relasjon på mengden {a, b} som er intransitiv. { a, b, b, a } er intransitiv. (c) [6 poeng] Bevis at alle intransitive relasjoner er irrefleksive. Anta at R er en intransitiv relasjon. Anta at a, a er med i R. Hvis R er intransitiv, så følger det (fordi a, a R og a, a R) at a, a ikke er med i R, og det gir en motsigelse. Antakelsen om at a, a er med i R gir en motsigelse, og vi kan konkludere med at a, a ikke er med i R, uansett hva a er. Da følger det at R er irrefleksiv, per definisjon av irrefleksivitet. 6

Oppgave 6 Førsteordens logikk (10 poeng) La a og b være konstantsymboler som representerer to personer, Aragorn og Beorn, og la S, T og V være relasjonssymboler slik at Sxy tolkes som x sier y, Txy tolkes som x tror y og Vxy tolkes som x vet y. Finn førsteordens formler for følgende setninger. (a) [2 poeng] Beorn tror på alt som Aragorn sier. x(sax Tbx) (b) [2 poeng] Aragorn sier ikke alt, men det gjør Beorn. ( xsax) ( xsbx) (c) [2 poeng] Beorn vet noe som han ikke sier. x(vbx Sbx) (d) [2 poeng] Ingen vet alt. x yvxy (e) [2 poeng] Noen sier alt de tror på. x y(txy Sxy 7

Oppgave 7 Formelle språk (10 poeng) La A = {0, 1} og B = {01, 10}. (a) [2 poeng] Regn ut AB og BA. AB = {0, 1}{01, 10} = {001, 010, 101, 110} og BA = {01, 10}{0, 1} = {010, 011, 100, 101}. (b) [2 poeng] Forklar kort hva tillukningen til et språk er. Hvis L er et språk, så er tillukningen av L språket L = L 0 L 1 L 2 L 3. (c) [2 poeng] Har A og B samme tillukning? Det vil si, er tillukningen til A lik tillukningen til B? Hvis ja, forklar kort hvorfor; hvis nei, gi et moteksempel. Nei, de har ikke samme tillukning. For eksempel har vi at strengen 00 er med i A, men ikke i B. (d) [2 poeng] Det regulære uttrykket 00 [11] * beskriver et språk. Hvilket? Språket som beskrives er {Λ, 00, 11, 1111, 111111,...}. (e) [2 poeng] Finn et regulært uttrykk for mengden av strenger over {0, 1} som inneholder minst to forekomster av 0. [0 1] * 0[0 1] * 0[0 1] * 8

Oppgave 8 Naturlig deduksjon (10 poeng) (a) [3 poeng] Gi et bevis i naturlig deduksjon for formelen A (B (B A)). 1 2 A I B (B A) B (B A) I 1 A (B (B A)) (b) [3 poeng] Gi en utledning i naturlig deduksjon med konklusjon (A C) og med eneste åpne antakelse (B C). 1 I 2 A C E C I B C (B C) E I 1 (A C) (c) [4 poeng] Forklar kort hvordan reductio ad absurdum-regelen (RAA) i naturlig deduksjon fungerer. Regelen er en formalisering av motsigelsesbevis: Hvis det er mulig å utlede en motsigelse fra F, så må F holde (uten antakelsen om at F ). F. RAA1 F 9

Oppgave 9 Rekursjon (10 poeng) Vi definerer induktivt mengden av alle strenger over alfabetet {a, b, c} på følgende måte. La L være den minste mengden slik at Λ er med i L og slik at hvis s er med i L, og x er et element i {a, b, c}, så er også xs med i L. (Legg merke til at det står xs og ikke sx her.) (a) [4 poeng] Gi en rekursiv funksjon R på denne mengden som reverserer en streng. For eksempel vil R(abc) = cba og R(aab) = baa La funksjonen R være definert rekursivt ved at R(Λ) = Λ, og R(xs) = R(s)x, hvor s er en streng og x er et tegn i alfabetet {a, b, c}. (b) [4 poeng] Gi en rekursiv funksjon T på denne mengden som bytter ut alle forekomster av a med b, b med c og c med a. For eksempel vil T(abc) = bca og T(aab) = bbc La funksjonen T være definert rekursivt ved at T(Λ) = Λ, T(as) = bt(s), T(bs) = ct(s) og T(cs) = at(s). (c) [2 poeng] Hva blir R(T(abc))? R(T(abc)) = R(bca) = acb 10

Oppgave 10 Induksjonsbevis (10 poeng) (a) [5 poeng] Anta at språket L og funksjonen R er definert som i forrige oppgave, og anta at t er en vilkårlig streng. Bevis ved strukturell induksjon at R(st) = R(t)R(s) for alle strenger s i L. Ved å se på hva s kan være (enten Λ eller på formen xu) og ved å fiksere t, så får vi følgende basis- og induksjonssteg. Basissteget er å sjekke at påstanden holder for alle elementene i basismengden. Her er basismengden {Λ}, og vi sjekker at påstanden holder: R(Λ)R(t) = ΛR(T) = R(T) = R(T)Λ = R(T)R(Λ) Induksjonssteget. Anta at påstanden holder for en streng s, det vil si at R(st) = R(t)R(s). Dette er induksjonshypotesen. Vi må fra denne antakelsen vise at påstanden også holder for xs, hvor x {a, b, c}, det vil si at R(xst) = R(t)R(xs). R(xst) = R(st)x (per definsjon av R) = R(t)R(s)x (ved induksjonshypotesen) = R(t)R(xs) (per definsjon av R) (b) [5 poeng] Bevis ved strukturell induksjon at R(R(s)) = s for alle strenger s i L. (Hint: Bruk resultatet fra forrige oppgave, at R(st) = R(t)R(s).) Basissteget er å sjekke at påstanden holder for alle elementene i basismengden. Her er basismengden {Λ}, og vi sjekker at påstanden holder: R(R(Λ)) = R(Λ) = Λ Induksjonssteget. Anta at påstanden holder for en streng s, det vil si at R(R(s)) = s. Dette er induksjonshypotesen. Vi må fra denne antakelsen vise at påstanden også holder for xs, hvor x {a, b, c}, det vil si at R(R(xs)) = xs. R(R(xs)) = R(R(s)x) (per definsjon av R) = R(x)R(R(s)) (ved forrige oppgave) = xr(r(s)) (ved at R(x) = x) = xs (ved induksjonshypotesen) 11