- •1.1.1. Поняття множини
- •1.1.2. Елементи множини
- •1.1.3. Рівність множин
- •1.1.4. Задання та запис множин
- •1.1.5. Підмножини. Універсальна множина.
- •1.1.6. Операції над множинами та їхні властивості
- •Доведемо обернене включення:.
- •1.1.7. Потужність множин
- •Література
- •1.2.2. Декартовий (прямий) добуток множин
- •1.2.3. Бінарні відношення
- •1.2.4. Переріз відношення. Фактор-множина
- •1.2.5. Способи задання відношень
- •Література
- •Тема 1.3. Властивості відношень
- •1.3.1. Теоретико-множинні операції над відношеннями
- •1.3.2. Композиція відношень
- •1.3.3. Обернені відношення
- •1.3.4. Рефлексивні, симетричні і транзитивні відношення
- •1.3.5. Відношення еквівалентності
- •1.3.6. Відношення порядку
- •1.3.7. Відображення і функції
- •Література
- •Розділ 2. Теорія графів
- •Тема 2.1. Основні елементи теорії графів
- •2.1.1. Поняття графа
- •2.1.2. Ізоморфізм графів. Підграф. Суграф. Частковий граф
- •2.1.3. Числові характеристики графа
- •2.1.4. Маршрути незамкнені (ланцюги, шляхи) і замкнені (цикли, контури). Повнота. Зв’язність. Сильна зв’язність
- •2.1.5. Способи задання графа
- •Література
- •Тема 2.2. Операції над графами
- •2.2.1. Поняття графа
- •Тема 2.3. Дерева і цикли у графах
- •2.3.1. Компоненти зв’язності
- •Розглянемо незв’язний неорієнтований граф .
- •Отже, наведений на прикладі граф має три компоненти зв’язності.
- •2.3.2. Ранг та цикломатичне число графа
- •Якщо граф – вироджений, тобто має лише вершини, а ребра – відсутні, то і. За теоремою 2.3.2 додавання нового ребра збільшує або, або. Отже, числатаможуть лише зростати.
- •2.3.3. Дерева і ліси
- •Література
- •Тема 2.4. Розфарбування графа
- •2.4.1. Задача про чотири фарби. Правильне розфарбування графа
- •2.5.2. Визначення хроматичного числа. Хроматичний поліном
- •Література
- •Розділ 3. Загальна алгебра
- •Тема 3.1. Групи
- •3.1.1. Поняття алгебраїчної операції
- •3.1.2. Означення і приклади груп
- •Література
- •Тема 3.3. Поля
- •3.3.1. Означення поля. Приклади полів
- •3.3.2. Властивості полів
- •Література
- •Розділ 4.
- •Тема 4.1 булева алгебра
- •4.1.1 Визначення булевої функції
- •4.1.2. Формули логіки булевих функцій
- •4.1.3. Рівносильні перетворення формул
- •Основні правил булевих формул.
- •Правило рівносильних перетворень
- •4.1.4. Двоїстість. Принцип двоїстості.
- •4.1.5. Булева алгебра (алгебра логіки). Повні системи булевих функцій
- •Література
- •Тема 4.2. Нормальні форми
- •4.2.2 Розкладання булевої функції по змінним
- •Література
- •Тема 4.3. Мінімізація формул булевих функцій у класі диз'юнктивних нормальних форм
- •4.3.1. Застосування алгебри булевих функцій до релейно-контактних схем
- •Контрольні питання до теми 4
- •Література
- •Розділ 5.Комбінаторний аналіз
- •Тема 5.1. Основні поняття комбінаторного аналізу
- •5.1.1. Основні правила комбінаторики
- •Розв’язання
- •5.1.2. Розміщення. Розміщення з повтореннями
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •5.1.3. Перестановки. Перестановки з повтореннями
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •5.1.4. Комбінації. Комбінації з повтореннями
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •5.1.6. Біном Ньютона. Трикутник Паскаля. Властивості біноміальних коефіцієнтів
- •Література
- •Розділ 6.Теорія інформації та кодування
- •Тема 6.1. Теоретичні положення
- •1.2. Приклади розв’язання задач
- •6.3. Задачі
- •Література
- •7. Ефективне кодування
- •7.1. Теоретичні положення
- •7.2. Приклади розв’язання задач
- •Задача 7.2.2
- •Задача 7.2.5
- •1010000011001010011001001011110.
- •0001011011011101100110101100001011011.
- •7.3. Задачі
- •Література
Література
Капітонова Ю.В., Кривий С.Л., Летичевський О.А., Луцький Г.М., Печорін М.К. Основи дискретної математики. – К.: Наукова думка, 2002. – С.15-18, 30-37.
Кужель О.В. Елементи теорії множин і математичної логіки. – К.: Рад. школа, 1977. – С. 26-42.
Тема 1.3. Властивості відношень
1.3.1. Теоретико-множинні операції над відношеннями
Оскільки відношення є множинами, елементами яких є впорядковані пари, то над ними можна виконувати всі відомі операції над множинами.
Наприклад, якщо , а , то
;
;
;
.
Якщо відношення “менше”, “більше”, “дорівнює” тощо записати значками для їх позначення у дужках, то операції над цими відношеннями матимуть вигляд:
.
Якщо для двох відношень і виконується умова , то називають розширенням відношення , а – звуженням відношення .
Наприклад, – розширення відношень і , бо і .
1.3.2. Композиція відношень
Крім теоретико-множинних операцій над відношеннями можна виконувати й інші операції. Однією з них є композиція.
Означення 1.3.1. Композицією відношень і називають множину всіх таких впорядкованих пар , для кожної з яких існує деякий елемент такий, що , .
Позначають композицію . Отже, за означенням:
.
Наприклад, якщо , а , то
,
.
Приклад свідчить, що композиція відношень, у загальному випадку, – операція не комутативна, тобто . Однак, композиція має такі властивості:
асоціативність: ;
дистрибутивність відносно : .
1.3.3. Обернені відношення
Означення 1.3.2. Відношення , задане на множині , називають оберненим (інверсним) до відношення , заданого на , якщо
.
Означення 1.3.3. Інверсією називають операцію, яка довільному відношенню ставить у відповідність відношення .
З означення видно, що область визначення відношення є множиною значень для відношення , і навпаки.
Геометричне зображення інверсії графіка легко утворити за допомогою перетворення симетрії координатної площини відносно бісектриси першого координатного кута. При цьому вісь абсцис і вісь ординат міняються місцями, а точка переходить у точку .
Зрозуміло, що у випадку універсального, діагонального та порожнього відношень:
.
Властивості обернених відношень:
;
якщо , то ;
;
;
.
1.3.4. Рефлексивні, симетричні і транзитивні відношення
Означення 1.3.4. Бінарне відношення R називають рефлексивним у множині , якщо будь-який елемент перебуває у відношенні сам з собою ().
Означення 1.3.5. Бінарне відношення R називають рефлексивним, якщо з того, що слідує, що і .
Наприклад, відношення рефлексивне у множині , проте не рефлексивне у множині .
Рефлексивними є відношення рівності, подільності, паралельності, конгруентності, подібності фігур, універсальне та діагональне відношення.
Означення 1.3.6. Бінарне відношення R називають антирефлексивним (іррефлексивним) у множині , якщо жоден елемент не перебуває у відношенні сам з собою ().
Наприклад, відношення антирефлексивне у множині . Анти рефлексивними є відношення “не дорівнює”, “менше”, “більше”, перпендикулярності тощо.
Порожнє відношення прийнято вважати як рефлексивним, так і антирефлексивним.
Якщо відношення є ні рефлексивним, ні анти рефлексивним, то його називають не рефлексивним.
Наприклад, відношення не рефлексивне, оскільки елемент 2, на відміну від всіх інших, не перебуває у відношенні сам з собою .
При зображенні рефлексивного відношення з допомогою графіка видно, що всі точки діагоналі належать графіку відношення.
Означення 1.3.7. Бінарне відношення R називають симетричним, якщо з того, що слідує, що .
Наприклад, відношення симетричне. Симетричними є відношення паралельності, перпендикулярності, подібності, конгруентності, універсальне відношення тощо.
Для симетричного відношення його графік симетричний відносно діагоналі – бісектриси координатного кута.
Означення 1.3.8. Бінарне відношення R називають антисиметричним, якщо з того, що слідує, що .
Наприклад, відношення антисиметричне. Антисиметричними є відношення включення, “менше”, “більше”, “менше дорівнює” тощо.
Відношення рівності, діагональне та порожнє вважають як симетричними, так і антисиметричними.
Означення 1.3.9. Бінарне відношення R називають транзитивним, якщо з того, що і слідує, що .
Наприклад, відношення транзитивне. Транзитивними також є відношення “менше”, “більше дорівнює”, подільності, паралельності, подібності, включення, діагональне, порожнє та універсальне відношення тощо.
Не транзитивними є відношення “не дорівнює”, перпендикулярності, належності тощо.
Графік транзитивного відношення має властивість і навпаки.
Операція обернення зберігає 5 властивостей відношень: рефлективність, антирефлексивність, симетричність, антисиметричність і транзитивність.
Означення 1.3.10. Відношення R* називають транзитивним замиканням відношення R на множині А, якщо тоді і тільки тоді, коли у множині А існує послідовність елементів така, що і , , ..., .
Наприклад, нехай – множина точок на площині і , , якщо точки і з’єднані відрізком. Тоді , якщо існує ламана лінія, яка з’єднує точки і .