MAT1030 Diskret Matematikk

Like dokumenter
Grafteori. MAT1030 Diskret matematikk. Induksjonsbevis

MAT1030 Diskret matematikk

MAT1030 Diskret matematikk

MAT1030 Diskret matematikk

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

Ukeoppgaver fra kapittel 10 & Induksjonsbevis

MAT1030 Diskret Matematikk

Repetisjon. MAT1030 Diskret Matematikk. Oppsummering. Oppsummering. Forelesning 15: Rekursjon og induksjon. Roger Antonsen

Rekurrens. MAT1030 Diskret matematikk. Rekurrens. Rekurrens. Eksempel. Forelesning 16: Rekurrenslikninger. Dag Normann

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

Plenumsregning 10. Diverse ukeoppgaver. Roger Antonsen april Vi øver oss litt på løse rekurrenslikninger.

Slides til 4.1 og 4.2: Eksempler på feil i induksjonsbevis. Andreas Leopold Knutsen

MAT1030 Forelesning 17

Mengder, relasjoner og funksjoner

TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2016

TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2018

MAT1030 Diskret matematikk

MAT1030 Plenumsregning 5

Matematikk for IT, høsten 2017

MAT1030 Diskret matematikk

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

UNIVERSITETET I OSLO

Matematikk for IT, høsten 2015

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2018

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

Forelesning 14. Rekursjon og induksjon. Dag Normann februar Oppsummering. Oppsummering. Beregnbare funksjoner

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

Eksamensoppgave i MA0301 Elementær diskret matematikk løsningsforslag

Prøveunderveiseksamen i MAT-INF 1100, H-03

INDUKSJONSPRINSIPPET MAT111 - H16

MAT1030 Diskret matematikk

Matematisk induksjon

UNIVERSITETET I OSLO

MAT1030 Diskret matematikk

MAT1030 Forelesning 19

MAT1030 Diskret Matematikk

Relativt primiske tall

1. Bevis følgende logiske ekvivalens: ((p q) p) (p q) 2. Bestem de sannhetsverdier for p, q og r som gjør følgende utsagn galt: (p (q r)) (q r p)

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, SIF 5015, DISKRET MATEMATIKK 12. august 2003 Oppgave 1. La oss begynne med å bygge en ikke-deterministisk maskin:

MAT1030 Diskret Matematikk

MAT1030 Diskret matematikk

Plenumsregning 1. MAT1030 Diskret Matematikk. Repetisjon: Algoritmer og pseudokode. Velkommen til plenumsregning for MAT1030

MAT1030 Diskret matematikk

MAT1030 Diskret Matematikk

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 1 mandag den 18. august

Forelesning 4 torsdag den 28. august

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

Løsningsforslag oblig. innlevering 1

UNIVERSITETET I OSLO

LO118D Forelesning 2 (DM)

Velkommen til MAT1030!

MAT1030 Diskret Matematikk

Introduksjon i tallteotri med anvendelser

Forelesning 7 mandag den 8. september

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

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

MAT1030 Diskret Matematikk

Vi kan finne formler som gir oss neste tall i tallfølgen dersom vi kjenner ett tall. Det er den rekursive formelen. gir oss gir oss alle tallene a

LO118D Forelesning 6 (DM)

Sammensatte utsagn, sannhetsverditabeller. MAT1030 Diskret matematikk. Sammensatte utsagn, sannhetsverditabeller

MAT1030 Diskret Matematikk

MAT1030 Diskret matematikk

Oppgave 4.4 Skriv ned setninger som svarer til den konverse og den kontrapositive av følgende utsagn.

Løsningsforslag til prøveunderveiseksamen i MAT-INF 1100, H-03

UNIVERSITETET I OSLO

MAT1030 Diskret matematikk

UNIVERSITETET I OSLO

MAT1030 Diskret Matematikk

UNIVERSITETET I OSLO

Rest fra sist. MAT1030 Diskret Matematikk. Rest fra sist. Rest fra sist. Eksempel (Fortsatt) Eksempel. Forelesning 18: Generell rekursjon og induksjon

MAT1030 Diskret matematikk

Forelesning 6 torsdag den 4. september

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

Kapittel 4: Logikk (utsagnslogikk)

MAT1030 Diskret Matematikk

Den første implikasjonen er bevist i oppgave 1.30c. Den andre vises kontrapositivt slik:

Forelesning 31: Repetisjon

TALLÆRE UKE 34. Rest. Hvis vi deler a med b og det ikke går opp har vi rest som er mindre enn b.

UNIVERSITETET I OSLO

Spenntrær, oppsummert: Kruskal: Traverserer ikke. Plukker kanter i hytt og vær Prim: Legger alltid til den noden som er nærmest treet

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

Velkommen til plenumsregning for MAT1030. MAT1030 Diskret matematikk. Repetisjon: Algoritmer og pseudokode. Eksempel fra boka. Eksempel

Ninety-nine bottles. Femte forelesning. I dagens forelesning: Mest matematiske verktøy. Først: Asymptotisk notasjon. Så: Rekurrensligninger.

Kapittel 4: Mer predikatlogikk

Eksempler på praktisk bruk av modulo-regning.

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i TMA4140 Diskret matematikk

Notat om Peanos aksiomer for MAT1140

Faglig kontakt under eksamen: Haaken A. Moe Bokmål MIDTSEMESTERPRØVE I TMA4140/MA Oktober 2006 Tid:

Forelesning 14 torsdag den 2. oktober

MAT1030 Diskret Matematikk

MA1301 Uke 1: In(tro)duksjon

Emne 13 Utsagnslogikk

Transkript:

MAT1030 Diskret Matematikk Plenumsregning 11: Ukeoppgaver Mathias Barra Matematisk institutt, Universitetet i Oslo 7. mars 009 (Sist oppdatert: 009-03-30 09:39) Oppgave 7. Finn en rekursiv og en ikke-rekursiv definisjon av sekvensen, 7, 1, 17,, 7,... En rekursiv definisjon er slik: f(1) f(n + 1) f(n) + En ikke-rekursiv definisjon er slik: g(n) n 3 MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 Oppgave 7.7 Første element i en følge er 1, og hvert påfølgende element fremkommer ved å doble det forrige, for så å legge til 3. Skriv en rekursiv definisjon av følgen. La oss kalle følgen f(n). Da blir f(1) 1. Gitt f(n) blir f(n + 1) f(n)+3. en blir altså: f(1) 1 og f(n + 1) f(n) + 3. Oppgave 7.9 Uten å bruke kalkulator, beregn eller forenkl følgende uttrykk: (a)! 4! (b) 11! (c) 10! 7!3! (d) n! (n )! (a)! 4! (4+1)! 4! (4+1) 4! 4! (b) 11! 11 10 9 () 990 (c) 7!3! 10! 10 9 8 3 10 n! (d) (n )! n n MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 3 MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 4

Oppgave 7.1 (b) Vis ved induksjon at følgende påstand er sann for alle naturlige tall n. 1 + + 3 +... + n Vi viser først at påstanden holder for n 1. 1 1(1 + 1)( 1 + 1) n(n + 1)(n + 1) 1 Vi antar så at påstanden holder for k (det er vår induksjonshypotese) og viser at den holder for k + 1. 1 + + 3 +... + k + (k + 1) k(k + 1)(k + 1) + (k + 1) (ved induksjonshypotesen) k(k + 1)(k + 1) + (k + 1)(k + 1) (k + 1)(k(k + 1) + (k + 1)) (k + 1)(k + 7k + ) (k + 1)(k + )(k + 3) (k + 1)(k + )((k + 1) + 1) MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 Oppgave 7.1 (c) Vis ved induksjon at følgende påstand er sann for alle naturlige tall n. n 3 n er delelig med 3 Vi viser først at påstanden holder for n 1. 1 3 1 0 er delelig med 3 Vi antar så at påstanden holder for k. Det er induksjonshypotesen. Vi viser så at påstanden holder for k + 1. Induksjonshypotesen sier i dette tilfellet at k 3 k er delelig med 3. Vi kan derfor anta at det fins et naturlig tall a slik at k 3 k 3a. (k + 1) 3 (k + 1) (k 3 + 3k + 3k + 1) (k + 1) k 3 k + 3k + k + k Lite trick! (k 3 k) + 3k + 3k 3a + 3(k + k) (ved ind.hyp.) 3(a + k + k) Da må (k + 1) 3 (k + 1) være delelig på 3 og påstanden holder. MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 7 MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 8

Oppgave 7.14 Bevis ved induksjon: (a) n i1 (4i 1) n(n + 1). (b) n i1 i 1 n 1. (a) Induksjonsstart (n1): 1 i1 (4i 1) 4 1 3 ( + 1). OK! n+1 i1 (4i 1) n(n + 1) + 4(n + 1) 1 n + n + 4n + 3 (n + 1)((n + 1) + 1) OK! (b) Induksjonsstart (n1): 1 i1 i 1 1 1 0 1 1 0 1 OK! n+1 i1 i 1 ( n 1) + n n 1 n+1 1. OK! Oppgave 7.1 La t(n) være definert ved t(1) og t(n) t(n 1) + 3n 1 (n > 1). Bevis ved induksjon at t(n) n(3n+1). Induksjonsstart (n 1): t(1) pr. definisjon. Vi ser også at 1(3 + 1) t(n + 1) t(n) + 3(n + 1) 1 n(3n + 1) + (n + 1) 4 OK! n(3n + 1) (n + 1)(3(n + 1) + 1) + 3(n + 1) 1 OK! MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 9 MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 10 Oppgave 7.1 La t(n) være definert ved t(1) 1 og t(n) t(n 1) + n n! (n > 1). Bevis ved induksjon at t(n) (n + 1)! 1. Induksjonsstart (n 1): t(1) 1 pr. definisjon. Vi ser også at (1 + 1)! 1! 1 1 1 OK! t(n + 1) t(n) + (n + 1) (n + 1)! (n + 1)! 1 + (n + 1) (n + 1)! (n + )(n + 1)! 1 (n + )! 1 OK! MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 11 Oppgave 7.17 Betrakt følgende induktivt definerte følge (omformulert til n + 1): t(1) og t(n + 1) t(n) + n + 1. Beregn noen følgeledd, finn et lukket uttrykk for t(n), og bevis det ved induksjon. Vi beregner noen ledd: Tenke, tenke, tenke, tenke... AHA! 1 3 4... 7 14 3 34 47... 4 9 1 3 49... 3 4 7... Vi gjetter t(n) (n + 1) t(1) (1 + 1). Vi ser og at t(n + 1) (n + 1) + (n + 1) + 1 (n + ), som var det vi skulle vise. MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 1

Oppgave 7.18 Anta at vi kan bevise (i) A() og (ii) x N (A(x) A(x + 1)), der A(x) er et eller annet utsagn om naturlige tall. For hvilke tall n kan vi vite at A(n) er sann? Svaret er {,, 7, 8,...}. For et mer generellt eksempel, la p være et primtall, og la A p (x) p x!, dvs. p deler x fakultet. Vi kan enkelt vise at p p!, dvs. A p (p), og hvis p n! dvs. A p (n) så vil (n + 1)! (n + 1)n! (n + 1) p k for en passende k Altså A p (n + 1): vi har nå vist at A p (n) A p (n + 1)... Men p deler ikke n! når n < p, siden n k p for k N tilsier at n n k p > n: dvs. n > n, en selvmotsigelse!! Oppgave 7.0 (Om å gjøre induksjonsbevis ved å starte med n 0.) (a) Bevis at ( n 1)/ er et heltall for n 0, ved å bruke n 0 som induksjonsstart. (b) Forklar problemet ved å vise at n > n for n 0 ved induksjon hvor n 0 er induksjonsstarten. (c) Bruk induksjon på en annen måte for å vise at n > n for n 0. MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 13 MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 14 (a) Induksjonsstarten er å vise at n 1 er et heltall for n 0: n 1 0 1 1 1 0 er et heltall (a) Induksjonsskrittet er å vise at hvis k 1 er et heltall, så er k+1 1 et heltall. Vi antar at k 1 er et heltall. Vi skal komme frem til at k+1 1 er et heltall. La oss gange hele uttrykket med. Da får vi også et heltall, (k 1). Da må k+1 være et heltall. Men, k+1 k+1 1. Da må også k+1 1 være et heltall MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 1 MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 1

(b) Forklar problemet ved å vise at n > n for n 0 ved induksjon hvor n 0 er induksjonsstarten. La oss forsøke! Induksjonsstarten er å vise at n > n holder for n 0. Det er greit, for vi har 0 1 > 0 Induksjonsskrittet begynner med å anta at n > n holder for n k. Induksjonshypotesen er derfor at k > k. Vi må vise at n > n holder for n k + 1, det vil si at k+1 > k + 1. Ved å multiplisere med på begge sider, får vi k+1 > k. Hvis k k + 1 holder, så er vi i mål, siden k+1 > k k + 1. Men, k k + 1 holder kun hvis k > 0! (For hvis k 0, så vil k 0 og k + 1 1.) (c) Bruk induksjon på en annen måte for å vise at n > n for n 0. Induksjonsstarten er den samme: 0 1 > 0 Vi viser induksjonsskrittet på en annen måte. Vi antar på samme måte at n > n holder for n k. Vi må vise at n > n holder for n k + 1, det vil si at k+1 > k + 1. Induksjonshypotesen gir at k > k. I stedet for å gange med på begge sider, kan vi summere med k på begge sider. Vi får da k + k > k + k. Vi har at k + k k k+1, så k+1 > k + k. Vi har at k 1, så k + k k + 1. Vi får dermed at k+1 > k + 1. MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 17 MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 18 Oppgave 7.3 Løs følgende rekurrenslikninger (a) t(n) t(n 1) + 4t(n ) 0, t(1), t() 1 Den karakteristiske likningen til likningen er x x + 4 0. Vi faktoriserer til (x 1)(x 4) 0. x 1 og x 4 er løsninger av denne likningen. Den generelle løsningen til rekurrenslikningen er t(n) A 1 n + B 4 n A + B 4 n t(1) gir A + 4 1 B t() 1 gir A + 4 B A + 1B 1 Vi får 4B 1 1B og 3 1B og B 1 4 Ved å sette inn B 1 4 i A + 4B får vi A 3. en er derfor t(n) 3 + ( 4n 4 ) 3 4n 1. MAT1030 Diskret Matematikk 7. mars 009 19