811120P Diskreetit rakenteet

Samankaltaiset tiedostot
Tuloperiaate. Oletetaan, että eräs valintaprosessi voidaan jakaa peräkkäisiin vaiheisiin, joita on k kappaletta

TOD.NÄK JA TILASTOT, MAA10 Kombinaatio, k-kombinaatio

1. Kuinka monella tavalla joukon kaikki alkiot voidaan järjestää jonoksi? Tähän antaa vastauksen: tuloperiaate ja permutaatio

Lukumäärän laskeminen 1/7 Sisältö ESITIEDOT:

ABHELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Kaikki kurssin laskuharjoitukset pidetään Exactumin salissa C123. Malliratkaisut tulevat nettiin kurssisivulle.

TODENNÄKÖISYYS JA TILASTOT MAA6 KERTAUS

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

dx=2&uilang=fi&lang=fi&lvv=2015

Johdatus todennäköisyyslaskentaan Klassinen todennäköisyys ja kombinatoriikka. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 3 / vko 10

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku A

30A02000 Tilastotieteen perusteet


Osa 1: Todennäköisyys ja sen laskusäännöt. Klassinen todennäköisyys ja kombinatoriikka

Todennäköisyyslaskenta I, kesä 2017 Helsingin yliopisto/avoin Yliopisto Harjoitus 1, ratkaisuehdotukset

8.1. Tuloperiaate. Antti (miettien):

Suotuisien tapahtumien lukumäärä Kaikki alkeistapahtumien lukumäärä

811120P Diskreetit rakenteet

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 3 / vko 39

1. Esitä rekursiivinen määritelmä lukujonolle

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

MAT Todennäköisyyslaskenta Tentti / Kimmo Vattulainen

9 Yhteenlaskusääntö ja komplementtitapahtuma

Algoritmit 1. Luento 10 Ke Timo Männikkö

8.2. Permutaatiot. Esim. 1 Kirjaimet K, L ja M asetetaan jonoon. Kuinka monta erilaista järjes-tettyä jonoa näin saadaan?

Ratkaisu: a) Kahden joukon yhdisteseen poimitaan kaikki alkiot jotka ovat jommassakummassa joukossa (eikä mitään muuta).

Tilaston esittäminen frekvenssitaulukossa ja graafisesti. Keskiluvut luokittelemattomalle ja luokitellulle aineistolle: moodi, mediaani, keskiarvo.

A = B. jos ja vain jos. x A x B

2. laskuharjoituskierros, vko 5, ratkaisut

Approbatur 3, demo 1, ratkaisut A sanoo: Vähintään yksi meistä on retku. Tehtävänä on päätellä, mitä tyyppiä A ja B ovat.

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Määritelmiä. Nopanheitossa taas ω 1 = saadaan 1, ω 2 = saadaan 2,..., ω 6 = saadaan

Algoritmit 1. Luento 10 Ke Timo Männikkö

Kaulaketju. Syöte. Tuloste. Esimerkki 1. Esimerkki 2

Todennäköisyyslaskenta - tehtävät

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

Kanta ja dimensio 1 / 23

Muodolliset kieliopit

Luonnolliset vs. muodolliset kielet

D ( ) E( ) E( ) 2.917

Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 1A

811312A Tietorakenteet ja algoritmit , Harjoitus 2 ratkaisu

031021P Tilastomatematiikka (5 op) Kurssi-info ja lukion kertausta

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

811120P Diskreetit rakenteet

1. Logiikan ja joukko-opin alkeet

Kuljetustehtävä. Materiaalia kuljetetaan m:stä lähtöpaikasta n:ään tarvepaikkaan. Kuljetuskustannukset lähtöpaikasta i tarvepaikkaan j ovat c ij

ABHELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Juuri 10 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

1. Osoita, että joukon X osajoukoille A ja B on voimassa toinen ns. de Morganin laki (A B) = A B.

Luku 6. Dynaaminen ohjelmointi. 6.1 Funktion muisti

Relevanttien sivujen etsintä verkosta: satunnaiskulut verkossa Linkkikeskukset ja auktoriteetit (hubs and authorities) -algoritmi

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku. Aiheet: Todennäköisyyslaskennan peruskäsitteet Todennäköisyyslaskennan peruslaskusäännöt Avainsanat:

5/11 6/11 Vaihe 1. 6/10 4/10 6/10 4/10 Vaihe 2. 5/11 6/11 4/11 7/11 6/11 5/11 5/11 6/11 Vaihe 3

Avaruuden R n aliavaruus

4.1. Olkoon X mielivaltainen positiivinen satunnaismuuttuja, jonka odotusarvo on

Neljän alkion kunta, solitaire-peli ja

1. Matikan kurssin arvosanat jakautuivat seuraavalla tavalla:

9 Matriisit. 9.1 Matriisien laskutoimituksia

&idx=2&uilang=fi&lang=fi&lvv=2015

Peliteoria luento 1. May 25, Peliteoria luento 1

Todennäköisyysjakaumia

****************************************************************** ****************************************************************** 7 Esim.

Lisää Diskreettejä jakaumia Lisää Jatkuvia jakaumia Normaalijakaumasta johdettuja jakaumia

33. pohjoismainen matematiikkakilpailu 2019 Ratkaisut

1 + b t (i, j). Olkoon b t (i, j) todennäköisyys, että B t (i, j) = 1. Siis operaation access(j) odotusarvoinen kustannus ajanhetkellä t olisi.

Ortogonaalinen ja ortonormaali kanta

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi Esimerkkikokoelma 1

Todennäköisyyslaskenta IIa, syyslokakuu 2019 / Hytönen 2. laskuharjoitus, ratkaisuehdotukset

! 7! = N! x 8. x x 4 x + 1 = 6.

Matriisipotenssi. Koska matriisikertolasku on liitännäinen (sulkuja ei tarvita; ks. lause 2), voidaan asettaa seuraava määritelmä: ja A 0 = I n.

Lohkoasetelmat. Vilkkumaa / Kuusinen 1

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

Lukion matematiikkakilpailun alkukilpailu 2015

Todennäköisyyslaskenta I

4.3. Matemaattinen induktio

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 9

Uolevin reitti. Kuvaus. Syöte (stdin) Tuloste (stdout) Esimerkki 1. Esimerkki 2

Vapaus. Määritelmä. Vektorijono ( v 1, v 2,..., v k ) on vapaa eli lineaarisesti riippumaton, jos seuraava ehto pätee:

A = a b B = c d. d e f. g h i determinantti on det(c) = a(ei fh) b(di fg) + c(dh eg). Matriisin determinanttia voi merkitä myös pystyviivojen avulla:

Tilastotieteen perusteet

Jos d-kohdan vasemmalla puolella perusjoukkona on X, niin oikealla puolella

4. laskuharjoituskierros, vko 7, ratkaisut

Todennäköisyyslaskenta

Otanta ilman takaisinpanoa

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

1. Matikan kurssin arvosanat jakautuivat seuraavalla tavalla:

Tekijäryhmiä varten määritellään aluksi sivuluokat ja normaalit aliryhmät.

Todennäköisyyslaskenta sivuaineopiskelijoille

3. laskuharjoituskierros, vko 6, ratkaisut

811312A Tietorakenteet ja algoritmit, , Harjoitus 3, Ratkaisu

Algoritmit. Ohjelman tekemisen hahmottamisessa käytetään

keskenään isomorfiset? (Perustele!) Ratkaisu. Ovat. Tämän näkee indeksoimalla kärjet kuvan osoittamalla tavalla: a 1 b 3 a 5

A ja B pelaavat sarjan pelejä. Sarjan voittaja on se, joka ensin voittaa n peliä.

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

MAT Todennäköisyyslaskenta Tentti / Kimmo Vattulainen

Äärellisten mallien teoria

Transkriptio:

811120P Diskreetit rakenteet 2018-2019 7. Kombinatoriikka

7.1 Johdanto Kombinatoriikka tutkii seuraavan kaltaisia kysymyksiä: Kuinka monella tavalla jokin toiminto voidaan suorittaa? Kuinka monta tietynlaista objektia on olemassa? Esimerkkejä Kuinka monesti algoritmin tietyt askeleet suoritetaan Montako salausavainta jossain tietyssä salausjärjestelmässä on käytössä Reittien lukumäärä lähteestä kohteeseen Objektien keskinäisten järjestysten lukumäärä Joukon osajoukkojen lukumäärä 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 2

7.1 Johdanto (2) Kombinatoriikalla on läheinen yhteys klassiseen todennäköisyyslaskentaan Tapahtuman todennäköisyys = suotuisten tapausten lukumäärä jaettuna kaikkien tapausten lukumäärällä Esimerkki: Mikä on todennäköisyys saada lotossa yhdellä rivillä 7 oikein? Vastaus: 1/(kaikkien lottorivien lukumäärä) 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 3

7.2 Joukkojen unionin koko Olkoot A ja B joukkoja; mikä on A B =? Jos lasketaan A + B, niin joukon A B alkiot lasketaan kahdesti; siis A B = A + B A B Tehtävä1: Erään kurssin 120:stä opiskelijasta 84 osaa ohjelmoida C kielellä ja 66 Javalla. Jos 45 osaa ohjelmoida sekä C:llä että Javalla, niin kuinka moni ei osaa ohjelmoida kummallakaan? Vastaus: 15 Tehtävä2: Laske A B C Vastaus: A + B + C A B A C B C + A B C 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 4

7.3 Tuloperiaate Perustuu siihen, että A B = A B Esimerkki: Eräässä tekstinkäsittelyohjelmassa kirjaimelle on tarjolla viisi erilaista fonttia ja kolme tyyliä (normaali, kursivoitu ja lihavoitu). Monellako tavalla kirjaimen fontin ja tyylin yhdistelmä voidaan valita? Olkoon fonttien joukko F ja tyylien joukko T. Silloin F = 5 ja T = 3. Yhdistelmiä on yhtä paljon kuin joukossa F T alkioita, ts. F T = 15 Periaate: Jos toiminto A voidaan suorittaa m:llä eri tavalla ja toiminto B tämän jälkeen n:llä, toiminnon A suorittamisesta riippumattomalla tavalla, niin toiminto A ja B voidaan suorittaa m n eri tavalla. 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 5

7.3 Tuloperiaate (2) Tehtävä: Eräässä tietojärjestelmässä käyttäjätunnukset koostuvat kolmesta latinalaisen aakkoston (26 kirjainta) suuresta kirjaimesta, joita seuraa kolmen numeron jono (esim. ABC123). Kuinka monta erilaista käyttäjätunnusta on olemassa? Kuinka monessa käyttäjätunnuksessa numero 0 esiintyy ainakin kerran? Vastaus: 17 576 000 ja 4 763 096 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 6

7.4 Permutaatiot Permutaatio on jonkin joukon alkioiden järjestys Permutaatiolla pyritään selvittämään, kuinka moneen järjestykseen n:n alkion joukon alkiot voidaan asettaa Esim. alkioiden a, b ja c eri järjestykset abc, acb, bac, bca, cab, cba (6 kappaletta) Jos alkioita n, permutaation 1. alkio voidaan valita n eri tavalla, 2. alkio n 1 eri tavalla, jne..., (n 1). alkio kahdella eri tavalla ja n. alkio yhdellä tavalla -> tuloperiaatteen nojalla n:n alkion permutaatioiden lukumäärä on n (n 1) 2 1 = n! (merkintä; nimitys n:n kertoma) 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 7

7.4 Permutaatiot (2) Tehtävä: Liikuntatunnilla on 10 oppilasta. Opettaja haluaa järjestää oppilaat jonoon kaikilla mahdollisilla tavoilla. Jos yhden jonon muodostaminen kestää 10 sekuntia, niin kuinka kauan kestää kaikkien järjestysten toteuttaminen? Vastaus: 420 vuorokautta 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 8

7.4 Permutaatiot (3) Olkoon annettu 12 palloa, jotka ovat väriä lukuunottamatta samanlaisia. Olkoot palloista 3 sinistä, 4 punaista ja 5 vihreää. Monellako tavalla ne voidaan järjestää? Jos kaikki pallot olisivat erilaisia, järjestyksiä olisi 12! kappaletta. Nyt sinisiä palloja voidaan vaihdella 3! = 6 tavalla ja lopputulos on sama. Samoin punaisia 4! ja vihreitä 5! tavalla. Siten järjestyksiä on 12!/(3! 4! 5!) = 27 720 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 9

7.4 Permutaatiot (4) Em. tarkastelu voidaan yleistää Oletetaan, että meillä on n kappaletta k:ta eri tyyppiä olevia alkioita; tyyppiä i on n i kpl niin, että n 1 +n 2 + + n k = n. Silloin alkioiden järjestyksiä on n! x = n 1!n 2! n k! 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 10

7.5 Joukon osajoukon poimiminen Olkoon joukossa n alkiota. Kuinka monella tavalla siitä voidaan poimia r ( n) alkiota, jos alkiot pidetään järjestyksessä? Kuten permutaatiossa 1. alkio voidaan valita n eri tavalla, 2. alkio n 1 eri tavalla, jne..., r. alkio (n+1-r) eri tavalla ja n. alkio yhdellä tavalla -> kaikkiaan P n, r = n n 1 n 2 n r + 1 eri tapaa Esimerkki. Valmentaja poimii 10 pelaajan joukosta jääkiekkokentällisen kenttäpelaajat pelipaikkajärjestyksessä. Montako tapaa? Kentällä 5 pelaajaa, joten mahdollisuuksia on 10*9*8*7*6 = 30 240 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 11

7.6 Kombinaatiot Tarkastellaan n-alkioista joukkoa A, josta otetaan r:n alkion otoksia. Otoksia tarkastellaan joukkoina, ts. niiden alkioiden järjestyksellä ei ole väliä -> tällaisia joukkoja nimitetään joukon A r-kombinaatioiksi Joukon A r-kombinaatioiden lukumäärä on C n, r = n r = P(n,r) r! = n! r! n r! Esimerkki. Montako erilaista Eurojackpot-riviä on olemassa? Pelissä arvotaan 5 numeroa 50:stä 2 tähtinumeroa 10:stä, joten rivejä on 50 5 * 10 2 = 2 118 760 45 = 95 344 200 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 12

7.6 Kombinaatiot (2) Tehtävä. Mikä on todennäköisyys saada yhdellä pelatulla lottorivillä a) 7 oikein, b) tasan 6 oikein? Vastaus. 1/18 643 560 231/18 643 560 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 13

Palaute #!? 811120P Diskreetit rakenteet, Kombinatoriikka 14