811120P Diskreetit rakenteet

Samankaltaiset tiedostot
Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa. väite P(n) on totta kaikille n = 0,1,2,...

Johdatus matematiikkaan

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 5, Ratkaise rekursioyhtälö

Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

Rekursio. Funktio f : N R määritellään yleensä antamalla lauseke funktion arvolle f (n). Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 5

= 3 = 1. Induktioaskel. Induktio-oletus: Tehtävän summakaava pätee jollakin luonnollisella luvulla n 1. Induktioväite: n+1

811120P Diskreetit rakenteet

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

4.3. Matemaattinen induktio

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

(iv) Ratkaisu 1. Sovelletaan Eukleideen algoritmia osoittajaan ja nimittäjään. (i) 7 = , 7 6 = = =

4 Matemaattinen induktio

811120P Diskreetit rakenteet

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

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

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

Ensimmäinen induktioperiaate

Ensimmäinen induktioperiaate

Tenttiin valmentavia harjoituksia

Esitetään tehtävälle kaksi hieman erilaista ratkaisua. Ratkaisutapa 1. Lähdetään sieventämään epäyhtälön vasenta puolta:

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

(2n 1) = n 2

Liite 1. Laajennettu Eukleideen algoritmi suoraviivainen tapa

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

Johdatus matematiikkaan

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

1. Esitä rekursiivinen määritelmä lukujonolle

Matematiikassa väitelauseet ovat usein muotoa: jos P on totta, niin Q on totta.

811120P Diskreetit rakenteet

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

Funktioiden approksimointi ja interpolointi

2.1. Tehtävänä on osoittaa induktiolla, että kaikille n N pätee n = 1 n(n + 1). (1)

Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkiratkaisut 3 / vko 10

Yhtäpitävyys. Aikaisemmin osoitettiin, että n on parillinen (oletus) n 2 on parillinen (väite).

Matematiikan mestariluokka, syksy

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx

Tekijä Pitkä Matematiikka 11 ratkaisut luku 2

Johdatus matemaattiseen päättelyyn (5 op)

Nopea kertolasku, Karatsuban algoritmi

Tehtävä 1. Oletetaan että uv on neliö ja (u, v) = 1. Osoita, että kumpikin luvuista u ja v on. p 2j i. p j i

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

815338A Ohjelmointikielten periaatteet Harjoitus 6 Vastaukset

Tietorakenteet, laskuharjoitus 1,

811120P Diskreetit rakenteet

Diskreetti matematiikka, syksy 2010 Harjoitus 7, ratkaisuista

Matematiikan peruskurssi 2

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

811120P Diskreetit rakenteet

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 11 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

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

Diskreettiaikainen dynaaminen optimointi

Matematiikan tukikurssi

811120P Diskreetit rakenteet

Matematiikan tukikurssi

ja λ 2 = 2x 1r 0 x 2 + 2x 1r 0 x 2

Johdatus diskreettiin matematiikkaan (syksy 2009) Harjoitus 3, ratkaisuja Janne Korhonen

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

Salausmenetelmät / Osa I Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Analyysi III. Jari Taskinen. 28. syyskuuta Luku 1

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Induktio, jonot ja summat

Johdatus matematiikkaan

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Reaalianalyysi I Harjoitus Malliratkaisut (Sauli Lindberg)

1.4 Funktioiden kertaluokat

TIEA341 Funktio-ohjelmointi 1, kevät 2008

1 Lukujen jaollisuudesta

58131 Tietorakenteet ja algoritmit (syksy 2015)

Ratkeavuus ja efektiivinen numeroituvuus

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

811312A Tietorakenteet ja algoritmit Kertausta kurssin alkuosasta

Funktioista. Esimerkki 1

Numeeriset menetelmät

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

w + x + y + z =4, wx + wy + wz + xy + xz + yz =2, wxy + wxz + wyz + xyz = 4, wxyz = 1.

a) Mitkä seuraavista ovat samassa ekvivalenssiluokassa kuin (3, 8), eli kuuluvat joukkoon

Perustehtävät. Kompleksitehtävät, 10/9/2005, sivu 1 / 10. Tehtävä 1. Sievennä 1.

Ohjelmoinnin perusteet Y Python

JOHDATUS MATEMATIIKKAAN

811312A Tietorakenteet ja algoritmit Kertausta kurssin alkuosasta

Salausmenetelmät LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) 3. Kongruenssit. à 3.4 Kongruenssien laskusääntöjä

Sarjojen suppenemisesta

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Tietorakenteet ja algoritmit

Vastaoletuksen muodostaminen

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

Konnektiivit. On myös huomattava, että vain joillakin luonnollisen kielen konnektiiveilla on vastineensa lauselogiikassa.

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 2, Osoita että A on hyvin määritelty. Tee tämä osoittamalla

Tietorakenteet (syksy 2013)

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 3, MALLIRATKAISUT

815338A Ohjelmointikielten periaatteet Harjoitus 7 Vastaukset

Tietojenkäsittelyteorian alkeet, osa 2

Lukuteoria. Eukleides Aleksandrialainen (n. 300 eaa)

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

Reaalifunktioista 1 / 17. Reaalifunktioista

Alkulukujen harmoninen sarja

Transkriptio:

811120P Diskreetit rakenteet 2016-2017 ari.vesanen (at) oulu.fi

5. Rekursio ja induktio Rekursio tarkoittaa jonkin asian määrittelyä itseensä viittaamalla Tietojenkäsittelyssä algoritmin määrittely niin, että se kutsuu itseään. Yleensä ohjelmointikielissä rekursiiviset funktiot mahdollisia Matematiikassa rekursiivinen funktio määritellään sen aiempien arvojen perusteella Induktio on tapa todistaa äärellisiä rakenteita koskevia väittämiä etenemällä yksityisestä yleiseen Rekursion avulla voidaan konstruoida algoritmi ja induktion avulla todistaa se oikeaksi 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 2

5.1 Rekursiiviset lukujonot Tarkastellaan äärettömiä lukujonoja, joiden termit voidaan määritellä rekursiivisesti Yleinen ääretön reaalilukujono voidaan määritellä muodossa a 1, a 2, a 3, missä a n IR aina, kun n IN + Kolme pistettä tarkoittaa, että jono jatkuu loputtomiin Luku a n on jonon jäsen eli termi Voidaan kirjoittaa myös: (a n ) n 1 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 3

5.1 Rekursiiviset lukujonot (2) Jokainen lukujono (a n ) n 1 voidaan mieltää funktioksi f : IN + IR, missä f(n) = a n Esimerkki. Parillisten positiivisten kokonaislukujen jono 2,4,6,8, voidaan kirjoittaa funktion f : IN + IR, f(n) = 2n avulla jonona (a n ) n 1 jonka yleinen termi a n = 2n Muita esimerkkejä: 1,3,5,7,9, ; a n = 2n+1 1,4,9,25,36, ; a n = n 2 Edellä on annettu lukujonon yleinen termi: tämä on epärekursiivinen tapa määritellä lukujono 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 4

5.1 Rekursiiviset lukujonot (3) Parillisten lukujen jono 2,4,6,8, voitaisiin määritellä myös rekursiivisesti: jonon ensimmäinen termi = 2; jonon muut termit saadaan lisäämällä edelliseen termiin luku 2 Tarkemmin: a 1 = 2 ja a n+1 = a n +2, kun n IN + Jono 1,3,5,7,.. rekursiivisesti a 1 = 1 ja a n+1 = a n +2, kun n IN + 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 5

5.1.1 Rekursiivisen lukujonon laskeminen x P(x) x P(x) Rekursiivisen määrittelyn pohjalta on helppo kirjoittaa (iteratiivinen) algoritmi, joka tulostaa lukujonoa Esimerkki jono 2,4,6,8, Syöte: Positiivinen kokonaisluku k Tulostus: k ens. termiä jonosta 2,4,6,8, JONO(k) 1. a = 2 2. print a 3. for i = 2 to k do 4. a = a + 2 // luku a i 5. print a 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 6

5.1.1 Rekursiivisen lukujonon laskeminen (2) Jonon termi voidaan laskea myös rekursiivisella algoritmilla (joka kutsuu itseään): Syöte: Positiivinen kokonaisluku n Tulostus: Palauttaa jonon 2,4,6,8, n:nnen termin TERMI(n) 1. if n == 1 then 2. return 2 3. else 4. return (TERMI(n-1) + 2) 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 7

5.1.2 Rekursioyhtälö Edellisen lukujonon 2,4,6,8, esitys a 1 = 2 a n+1 = a n + 2 (n IN + ) on rekursioyhtälö, jossa a 1 = 2 muodostaa yhtälön alkuarvon ja a n+1 = a n + 2 sen rekursio-osan Rekursioyhtälöitä voidaan ratkaista monilla menetelmillä, esimerkiksi yhtälö a 1 = 1; a n+1 = 2 a n + 1 (n IN + ) jolloin jono on 1,3,7,15,31, arvataan, että a n =2 n -1 ja todetaan, että tämä on ratkaisu 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 8

5.2 Induktio Alun perin tekniikan avulla todistettiin luonnollisia lukuja koskevia väitteitä Voidaan yleistää moniin muihinkin tapauksiin Analogia: Äärettömän pitkä ketju dominopalikoita Osoitetaan: Kaatuessaan n:s palikka kaataa (n+1):nnen palikan kaikilla arvoilla n=1,2, Seuraus: Jos ensimmäinen palikka kaadetaan, niin koko jono kaatuu 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 9

5.2 Induktio (2) Induktiotodistuksella todistetaan jokin kokonaislukuja koskeva väite P(n) oikeaksi aina, kun n n 0 Esimerkiksi P(n) voisi olla väite luku 2n on parillinen Usein n 0 =1, jolloin väite koskee kaikkia positiivisia kokonaislukuja Induktiotodistuksen periaate: 1. Todetaan, että P(n 0 ) on tosi 2. Todistetaan, että jos P(n) on tosi, niin siitä seuraa että P(n+1) on tosi Tällöin P(n) on totta aina, kun n n 0 dominopalikkaperiaatteen nojalla 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 10

5.2 Induktio (3) Induktiotodistus koostuu teknisesti kolmesta osasta 1. Perusaskel: Todetaan, että väite P(n) totta kun n=n 0, ts. että P(n 0 ) on tosi 2. Induktio-oletus: Oletetaan, että k n 0 ja P(k) on tosi 3. Induktioväite: Osoitetaan induktio-oletusta käyttämällä, että P(k+1) on tosi Tehtävä: Osoita, että 1+2+ +n = n(n+1)/2 aina kun n on positiivinen kokonaisluku, siis n 1 811120P Diskreetit rakenteet, Rekursio ja induktio 11