Lause 5. (s. 50). Olkoot A ja B joukkoja. Tällöin seuraavat ehdot ovat

Samankaltaiset tiedostot
MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Joukot. Georg Cantor ( )

811120P Diskreetit rakenteet

(1) refleksiivinen, (2) symmetrinen ja (3) transitiivinen.

Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus.

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

67-x x 42-x. Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 3, ratkaisuista

Lauselogiikka Tautologia

Ilkka Mellin Todennäköisyyslaskenta Liite 1: Joukko-oppi

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuhahmotelmia viikko 1. ( ) Jeremias Berg

Alkioiden x ja y muodostama järjestetty pari on jono (x, y), jossa x on ensimmäisenä ja y toisena jäsenenä.

Valitsemalla sopivat alkiot joudutaan tämän määritelmän kanssa vaikeuksiin, jotka voidaan välttää rakentamalla joukko oppi aksiomaattisesti.

Joukko-oppi. Joukko-oppi. Joukko-oppi. Joukko-oppi: Mitä opimme? Joukko-opin peruskäsitteet

Lisää kvanttoreista ja päättelyä sekä predikaattilogiikan totuustaulukot 1. Negaation siirto kvanttorin ohi

Luonnollisen päättelyn luotettavuus

-Matematiikka on aksiomaattinen järjestelmä. -uusi tieto voidaan perustella edellisten tietojen avulla, tätä kutsutaan todistamiseksi

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Alkioiden x ja y muodostama järjestetty pari on jono (x, y), jossa x on ensimmäisenä ja y toisena jäsenenä.

Vastaus 1. Lasketaan joukkojen alkiot, ja todetaan, että niitä on 3 molemmissa.

Miten perustella, että joukossa A = {a, b, c} on yhtä monta alkiota kuin joukossa B = {d, e, f }?

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

Johdatus todennäköisyyslaskentaan Joukko-oppi. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

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

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 8. syyskuuta 2016

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

2. Minkä joukon määrittelee kaava P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 ) mallissa M = ({0, 1, 2, 3}, P M 0, P M 1 ), kun P M 0 = {0, 1} ja P M 1 = {1, 2}?

802320A LINEAARIALGEBRA OSA I

(2n 1) = n 2

1 Lineaariavaruus eli Vektoriavaruus

Matematiikan peruskäsitteitä

Predikaattilogiikkaa

Joukossa X määritelty relaatio R on. (ir) irrefleksiivinen, jos x Rx kaikilla x X,

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

Relaation ominaisuuksia. Ominaisuuksia koskevia lauseita Sulkeumat. Joukossa X määritelty relaatio R on. (ir) irrefleksiivinen, jos x Rx kaikilla x X,

3. Predikaattilogiikka

Ensimmäinen induktioperiaate

Olkoon R X Y. Sen käänteisrelaatio R 1 on joukosta Y joukkoon X määritelty relaatio, jonka laki on. yr 1 x xry.

Olkoon R X Y. Sen käänteisrelaatio R 1 on joukosta Y joukkoon X määritelty relaatio, jonka laki on. yr 1 x xry.

Ensimmäinen induktioperiaate

Johdatus matematiikkaan

1 Perusasioita joukoista

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

Ratkaisu: (b) A = x 0 (R(x 0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )))).

Logiikka 1/5 Sisältö ESITIEDOT:

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

Kuvaus eli funktio f joukolta X joukkoon Y tarkoittaa havainnollisesti vastaavuutta, joka liittää joukon X jokaiseen alkioon joukon Y tietyn alkion.

Vieruskaverisi on tämän päivän luennolla työtoverisi. Jos sinulla ei ole vieruskaveria, siirry jonkun viereen. Esittäytykää toisillenne.

b) Määritä myös seuraavat joukot ja anna kussakin tapauksessa lyhyt sanallinen perustelu.

Tehtävä 4 : 2. b a+1 (mod 3)

LOGIIKKA johdantoa

Johdatus yliopistomatematiikkaan

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

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

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy /197

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

Relaatioista. 1. Relaatiot. Alustava määritelmä: Relaatio on kahden (tai useamman, saman tai eri) joukon alkioiden välinen ominaisuus tai suhde.

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

b) Olkoon G vähintään kaksi solmua sisältävä puu. Sallitaan verkon G olevan

Lineaariavaruudet. Span. Sisätulo. Normi. Matriisinormit. Matriisinormit. aiheita. Aiheet. Reaalinen lineaariavaruus. Span. Sisätulo.

= 5! 2 2!3! = = 10. Edelleen tästä joukosta voidaan valita kolme särmää yhteensä = 10! 3 3!7! = = 120

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1,

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Totuusjakaumat. Totuusjakauma eli valuaatio v on kuvaus v : {p 0, p 1, p 2,...} {0, 1}. Käytämme jatkossa joukolle {0, 1} merkintää B.

Tehtävä 8 : 1. Tehtävä 8 : 2

Ratkaisu: Käytetään induktiota propositiolauseen A rakenteen suhteen. Alkuaskel. A = p i jollain i N. Koska v(p i ) = 1 kaikilla i N, saadaan

Tehtävä 1. Päättele resoluutiolla seuraavista klausuulijoukoista. a. 1 {p 3 } oletus. 4 {p 1, p 2, p 3 } oletus. 5 { p 1 } (1, 2) 7 (4, 6)

811120P Diskreetit rakenteet

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195

Kuvaus eli funktio f joukolta X joukkoon Y tarkoittaa havainnollisesti vastaavuutta, joka liittää joukon X jokaiseen alkioon joukon Y tietyn alkion.

1 Määrittelyjä ja aputuloksia

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Joukot metrisissä avaruuksissa

T Kevät 2005 Logiikka tietotekniikassa: erityiskysymyksiä I Kertausta Ratkaisut

Näytetään nyt relaatioon liittyvien ekvivalenssiluokkien olevan verkon G lohkojen särmäjoukkoja. Olkoon siis f verkon G jokin särmä.

Jäännösluokat. Alkupala Aiemmin on tullut sana jäännösluokka vastaan. Tarkastellaan

Logiikan kertausta. TIE303 Formaalit menetelmät, kevät Antti-Juhani Kaijanaho. Jyväskylän yliopisto Tietotekniikan laitos.

Esko Turunen Luku 9. Logiikan algebralisointi

Kanta ja dimensio 1 / 23

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

Sanomme, että kuvaus f : X Y on injektio, jos. x 1 x 2 f (x 1 ) f (x 2 ) eli f (x 1 ) = f (x 2 ) x 1 = x 2.

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, kevät Antti-Juhani Kaijanaho. 8. maaliskuuta 2012

isomeerejä yhteensä yhdeksän kappaletta.

Toispuoleiset raja-arvot

Tehtäväsarja I Seuraavissa tehtävissä harjoitellaan erilaisia todistustekniikoita. Luentokalvoista 11, sekä voi olla apua.

1 Kertaus. Lineaarinen optimointitehtävä on muotoa:

Osa 1: Todennäköisyys ja sen laskusäännöt. Todennäköisyyden aksioomat

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (opetusmoniste, lauselogiikka )

ABHELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

d ) m d (I n ) = 2 d n d. Koska tämä pätee kaikilla

Hieman joukko-oppia. A X(A a A b A a b).

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

Esko Turunen Luku 3. Ryhmät

Nimitys Symboli Merkitys Negaatio ei Konjuktio ja Disjunktio tai Implikaatio jos..., niin... Ekvivalenssi... jos ja vain jos...

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

Insinöörimatematiikka IA

Avaruuden R n aliavaruus

811120P Diskreetit rakenteet

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, kevät 2011 (IV) Antti-Juhani Kaijanaho. 16. maaliskuuta 2011

Lineaarikombinaatio, lineaarinen riippuvuus/riippumattomuus

Transkriptio:

jen Kahden joukon A ja B samuutta todistettaessa kannattaa usein osoittaa, että A on B:n osajoukko ja että B on A:n osajoukko. Tällöin sovelletaan implikaation ja ekvivalenssin yhteyttä. Lause 5. (s. 50). Olkoot A ja B joukkoja. Tällöin seuraavat ehdot ovat yhtäpitäviä. (1) A = B, (2) A B ja B A.

jen Jokaista joukossa X määriteltyä predikaattia p(x) vastaa X :n osajoukko { x X p(x) }, mutta yhtä joukkoa voi vastata useampi predikaatti. Jos joukko muodostetaan predikaatin avulla, niin predikaatin määrittelyjoukko on tiedettävä.

jen -opilliset tarkastelut rajoitetaan tavallisesti koskemaan vain tietyn perusjoukon eli avaruuden X alkioita ja osajoukkoja. Tällöin sovitaan yleensä, että joukkomerkinnöissä esiintyvien predikaattien määrittelyjoukkona on perusjoukko X. Jos kuitenkaan predikaatin määrittelyjoukoksi ei voida ottaa koko perusjoukkoa, niin tämä määrittelyjoukko on syytä mainita.

jen Perusjoukon X käyttöönotolla on muutakin merkitystä kuin epäselvyyksien välttäminen.. Tarkastelemme kaikkien sellaisten joukkojen joukkoa M, jotka eivät kuulu itseensä; siis M = { x x / x }. Joukon M määritelmän mukaan jokaiselle joukolle A pätee A M A / A. Sijoittamalla tähän joukon A paikalle joukon M saamme paradoksin M M M / M.

jen a voidaan popularisoida monella tavalla, esimerkiksi seuraavasti: Eräässä syrjäisessä kylässä on määrätty, että kyläpäällikkö ajaa (varsin hyvää korvausta vastaan) kylän kaikkien niiden miesten parran, jotka eivät itse aja partaansa, ja vain niiden. Kapinaa lietsova poppamies nostaa esiin kyläneuvoston kokouksessa kysymyksen siitä, kuka on ajanut kyläpäällikön oman parran.

jen Lause 6. (s. 52). Tyhjä joukko on jokaisen joukon osajoukko. Siis aina A. Todistus. Taululla.

jen Joukon A potenssijoukko P(A) on A:n kaikkien osajoukkojen joukko. Kun perusjoukko on X, niin kaikki tarkasteltavat joukot ovat X :n osajoukkoja ja siis P(X ):n alkioita. Potenssijoukon määritelmän perusteella Aina P(A) ja A P(A). A B A P(B). Lause 7. (s. 53) Jos joukossa on n alkiota, niin sillä on 2 n osajoukkoa.

jen Olkoon X perusjoukko ja A X. Joukon A A on X :n niiden alkioiden joukko, jotka eivät kuulu A:han. Siis A = { x X (x A) } = { x X x / A }. Komplementti riippuu täten perusjoukosta.

jen Lause 8. (s. 53) Olkoon perusjoukko X ja A X. Tällöin = X, X =, A = A.

jen Olkoon X perusjoukko ja A, B X eli A, B P(X ). Määrittelemme unionin, ja joukko-opillisen erotuksen \ seuraavasti: A B = { x X x A x B }, A B = { x X x A x B }, A \ B = { x X x A x / B }. Joukon A A on täten A = X \ A. Toisaalta A \ B = A B.

jen Yksi tapa todistaa joukko-opin on palauttaa ne vastaaviksi loogisia konnektiiveja koskeviksi väitteiksi. Pelkkä lauselogiikka ei kuitenkaan yleensä riitä, vaan on käytettävä myös predikaattilogiikkaa. Toinen tapa on käyttää luonnollista päättelyä. Kolmas tapa on käyttää aiemmin todistettuja joukko-opin. Täsmällisissä todistuksissa Venn-diagrammia voidaan käyttää apuvälineenä, joka helpottaa varsinaisen todistuksen kirjoittamista ja lukemista, mutta valmiissa todistuksessa siihen ei saa enää nojautua.

jen Esimerkki 43. (s. 57.) Unionin vaihdantalaki A B = B A. Taululla. Esimerkki 44. (s. 57.) Osittelulaki Taululla. A (B C) = (A B) (A C)

Lause 9. (s. 59.) Peruskäsitteitä jen A = A A A = A A = X A A = A A A = A A = A = A A X = A A X = X Identiteetin laki Leikkaus ja yhdiste komplementin kanssa Idempotenssilait Leikkaus ja yhdiste tyhjän joukon kanssa Leikkaus ja yhdiste perusjoukon kanssa

jen A B = A B A B = A B A B = B A A B = B A A (B C) = (A B) C A (B C) = (A B) C A (B C) = (A B) (A C) A (B C) = (A B) (A C) de Morganin säännöt Vaihdantalait Liitäntälait Osittelulait

jen Leikkaus ja yhdiste komplementin kanssa sekä de Morganin säännöt voidaan esittää myös muodossa A (X \ A) =, A (X \ A) = X, X \ (A B) = (X \ A) (X \ B), X \ (A B) = (X \ A) (X \ B).

jen Lause 10. (s. 59.) Olkoot A ja B perusjoukon X osajoukkoja. Tällöin A B A A B. Todistus triviaali. Lause 11. (s. 59.) Olkoot A ja B perusjoukon X osajoukkoja. Tällöin A B B A. Taululla.

Lause 12. (s. 60.) Olkoot A ja B perusjoukon X osajoukkoja. Seuraavat väitteet ovat yhtäpitäviä. jen (1) A B, (2) A B = A, (3) A B = B, (4) A \ B =. Riittää todistaa jokin sopiva implikaatioketju, esimerkiksi (1) (2) (3) (4) (1). Taululla.

n A k = A 1 A 2 A n = k=1 { x X k {1, 2,..., n}: x Ak } jen n A k = A 1 A 2 A n = k=1 Rekursiivisesti: { x X k {1, 2,..., n}: x Ak } A 1 A 2 A n A n+1 = (A 1 A 2 A n ) A n+1. Vastaavasti leikkaukselle.

jen A k = { x X k Z + : x A k } k=1 A k = { x X k Z + : x A k } k=1

jen Esimerkki 46. (s. 62.) Olkoon X = R, A k = [k 1, k], kun k Z +. Tällöin 3 A k = [0, 1] [1, 2] [2, 3] =, k=1 n A k = [0, 1] [1, 2] [n 1, n] = [0, n], k=1 A k =, k=1 A k = [0, [. k=1

jen Esimerkki 47. (s. 62.) Olkoon X = R, A k = [0, 1/k], kun k Z +. Osoitettava, että Taululla. A k = [0, 1], k=1 A k = {0}. k=1

jen a, jonka alkiot ovat joukkoja, kutsutaan usein joukkoperheeksi (engl. family of sets). Edellä tutkimiemme indeksoitujen joukkoperheiden indeksijoukko on äärellinen tai Z +.

jen Voimme tarkastella yleisempiäkin joukkoperheitä. Olkoon {A k } k I tällainen joukkoperhe, siis indeksijoukon I jokaiseen alkioon k liittyy tietty joukko A k. Määritellään A k = { x X k I : x A k } k I A k = { x X k I : x A k }. k I

jen Esimerkki 48. (s. 62.) Jokainen joukko A ( ) voidaan esittää alkioidensa muodostamien yksiöiden eli yksialkioisten joukkojen yhdisteenä (jolloin indeksijoukko I = A) A = x A{x}.

jen Olkoon X perusjoukko. Joukot A ja B ovat erillisiä, jos niillä ei ole yhteisiä alkioita eli A B =. Olkoon I sellainen indeksijoukko, että A i P(X ) kaikilla i I. Joukot A i (i I ) ovat pareittain erillisiä, jos A i ja A j ovat erillisiä aina, kun i, j I ja i j.

perhe {A k } k I on joukon X ositus eli luokkajako, jos sen joukot ovat (1) epätyhjiä ja (2) pareittain erillisiä sekä (3) jen X = k I A k. Esimerkki 49. (s. 63.) Joukon X = {a, b, c, d, e, f } eräs luokkajako on joukkoperhe { {a, b, c}, {d, e}, {f } }. Tällöin I = {1, 2, 3}, A 1 = {a, b, c}, A 2 = {d, e}, A 3 = {f }.

jen Esimerkki 50. (s. 63.) Olkoon tietyssä koulussa n luokkaa. Olkoon A 1 1. luokan, A 2 2. luokan,..., A n n. luokan oppilaiden joukko. Tällöin koulun kaikkien oppilaiden joukon X eräs luokkajako on {A 1, A 2,..., A n }. Nimittäin nämä joukot ovat pareittain erillisiä (kukaan oppilas ei ole kahdella luokalla) ja X = A 1 A 2 A n (jokainen oppilas on jollakin luokalla).

jen Esimerkki 51. (s. 63.) perhe {[0, 1], [1, 2],...} ei ole joukon R +0 = [0, [ luokkajako. Nimittäin esimerkiksi [0, 1] [1, 2] = {1}, joten joukot eivät ole pareittain erillisiä. Sen sijaan joukkoperhe {[0, 1[, [1, 2[,...} on joukon R +0 luokkajako. Miksi?

jen Esimerkki 52. (s. 63.) perheet {X } ja { {x} x X } ovat aina joukon X luokkajakoja. Miksi?