Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1,

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

Huom. muista ilmoittautua kokeeseen ajoissa. Ilmoittautumisohjeet kurssin kotisivuilla.

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

Diskreetti matematiikka, syksy 2010 Harjoitus 7, ratkaisuista

X R Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 5, ratkaisuista

811120P Diskreetit rakenteet

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

Diskreetin Matematiikan Paja Tehtäviä viikolle 2. ( ) Jeremias Berg

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

Kuvauksista ja relaatioista. Jonna Makkonen Ilari Vallivaara

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

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

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Matematiikka tutuksi Harjoitus 2, malliratkaisut

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

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

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuehdotuksia viikolle 2. ( ) Jeremias Berg

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

6 Relaatiot. 6.1 Relaation määritelmä

KOMBINATORIIKKA JOUKOT JA RELAATIOT

DISKREETTIÄ MATEMATIIKKAA.

5.6 Yhdistetty kuvaus

KOMBINATORIIKKA JOUKOT JA RELAATIOT

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet

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

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

8 Joukoista. 8.1 Määritelmiä

Diskreetti matematiikka Toinen välikoe Vastauksia. 1. Olkoot X = {a, b, c, d} ja Y = {1, 2, 3}, sekä R, S X Y relaatiot

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

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

Ekvivalenssirelaatio. Määritelmä 2 Joukon A binäärinen relaatio R on ekvivalenssirelaatio, mikäli. Jos R on ekvivalenssirelaatio ja a A, niin joukkoa

Onko kuvaukset injektioita? Ovatko ne surjektioita? Bijektioita?

811120P Diskreetit rakenteet

j(j 1) = n(n2 1) 3 + (k + 1)k = (k + 1)(k2 k + 3k) 3 = (k + 1)(k2 + 2k + 1 1)

Johdatus matematiikkaan

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

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

Tietojenkäsittelyteorian alkeet, osa 2

RAKKAUS MATEMAATTISENA RELAATIONA

Matematiikan tukikurssi

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

[a] ={b 2 A : a b}. Ekvivalenssiluokkien joukko

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

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

DIFFERENTIAALI- JA INTEGRAALILASKENTA I.1. Ritva Hurri-Syrjänen/Syksy 1999/Luennot 6. FUNKTION JATKUVUUS

Karteesinen tulo. Olkoot A = {1, 2, 3, 5} ja B = {a, b, c}. Näiden karteesista tuloa A B voidaan havainnollistaa kuvalla 1 / 21

Ilkka Mellin Todennäköisyyslaskenta Liite 1: Joukko-oppi

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

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.

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 3 / vko 10

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 4. (1) Keksi funktio f ja suljetut välit A i R 1, i = 1, 2,... siten, että f : R 1 R 1, f Ai on jatkuva jokaisella i N,

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 3 (9 sivua) OT

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

ja s S : ϕ Υ : M,s ϕ, mutta M,s Q. Erityisesti M, t P kaikilla t S, joten

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

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

Tehtävä 4 : 2. b a+1 (mod 3)

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

811120P Diskreetit rakenteet

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

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Matemaatiikan tukikurssi

MAT Algebra 1(s)

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

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

3. Kongruenssit. 3.1 Jakojäännös ja kongruenssi

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 1

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

1. Esitä rekursiivinen määritelmä lukujonolle

811120P Diskreetit rakenteet

Johdatus matemaattisen analyysin teoriaan

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

(a) Kyllä. Jokainen lähtöjoukon alkio kuvautuu täsmälleen yhteen maalijoukon alkioon.

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

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

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

Algebra I, Harjoitus 6, , Ratkaisut

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

1 Joukkojen mahtavuuksista

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuhahmotelmia viikko 1. ( ) Jeremias Berg

Matematiikan peruskurssi 2

Kuvaus. Määritelmä. LM2, Kesä /160

Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)

Johdanto 2. 2 Osamääräkunnan muodostaminen 7. 3 Osamääräkunnan isomorfismit 16. Lähdeluettelo 20

2017 = = = = = = 26 1

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

T Tietojenkäsittelyteorian perusteet

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

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

811120P Diskreetit rakenteet

Esko Turunen MAT Algebra1(s)

Tenttiin valmentavia harjoituksia

Dihedraalinen ryhmä Pro gradu Elisa Sonntag Matemaattisten tieteiden laitos Oulun yliopisto 2013

Esko Turunen Luku 9. Logiikan algebralisointi

JOUKKO-OPIN ALKEITA. Veikko Rantala Ari Virtanen

Transkriptio:

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1, 15.9.2014 1. Hahmottele tasossa seuraavat relaatiot: a) R 1 = {(x, y) R 2 : x y 2 } b) R 2 = {(x, y) R 2 : y x Z} c) R 3 = {(x, y) R 2 : y > 0 and x 2 + y 2 < 2} Onko joku näistä: refleksiivinen? antirefleksiivinen? symmetrinen? antisymmetrinen? transitiivinen? Ratkaisu. Piirrostehtävä. Refleksiivisiä eli ara kaikilla a: R 2 Antirefleksiivisiä eli a Ra kaikilla a: ei mikään Symmetrisiä eli arb bra: R 2 Antisymmetrisiä eli arb&bra a = b: ei mikään Transitiivisia eli arb&brc arc: R 2 2. Määritellään relaation R käänteisrelaatio R 1 asettamalla: br 1 a jos arb. Osoita, että jos R on relaatio A:lla, niin R R 1 on symmetrinen. Ratkaisu. Relaatio S on symmetrinen jos (a, b) S:stä seuraa (b, a) S. Olkoon nyt (a, b) R R 1. Tällöin (a, b) R tai (a, b) R 1. Tarkastetaan ensimmäinen tapaus, toinen on samanlainen: (a, b) R:stä seuraa määritelmän mukaan että (b, a) R 1 ja siis eritoten (b, a) R R 1. 3. Määritellään relaatio tasossa R 2 asettamalla (x 1, y 1 ) (x 2, y 2 ), jos x 1 x 2 Z ja y 1 y 2 Z. Osoita että on ekvivalenssi. Piirrä joukko [(0, 0)]. Ratkaisu. Refleksiivisyys: Jos (x, y) R 2 niin x x = 0 Z ja y y = 0 Z joten (x, y) (x, y). Symmetrisyys: Olkoon (x 1, y 1 ) (x 2, y 2 ) eli x 1 x 2 Z ja y 1 y 2 Z. Tällöin myös x 2 x 1 Z ja y 2 y 1 Z eli (x 2, y 2 j (x 1, y 1 )). Transitiivisuus: Olkoon (x 1, y 1 ) (x 2, y 2 ) ja (x 2, y 2 ) (x 3, y 3 ). Tällöin siis x 1 x 2 Z, x 2 x 3 Z, y 1 y 2 Z ja y 2 y 3 Z, jolloin myös x 1 x 3 = x 1 x 2 + (x 2 x 3 ) Z ja y 1 y 3 = y 1 y 2 + (y 2 y 3 ) Z joten (x 1, y 1 ) (x 3, y 3 ). Joukko [(0, 0)] = {(x, y) R 2 : (x, y) (0, 0)} = {(x, y) R 2 : x Z ja y Z} = Z Z.

2 4. Lauseen 1.3 todistuksen loppu: Olkoon {A i } i joukon A ositus. Määritellään relaatio joukolla A asettamalla a b jos on olemassa i siten, että a, b A i. Osoita että on ekvivalenssi. Jos A = [0, 10) ja A i = [i 1, i), i {1,, 10}, niin hahmottele tasossa näin määriteltyä ekvivalenssirelaatiota. Ratkaisu. On siis osoitettava symmetrisyys, transitiivisuus ja refleksiivisyys. Symmetrisyys on selvä: jos a, b A i niin b, a A i. Transitiivisuus: Jos a, b A i ja b, c A j niin eritoten b A j A i ja koska kyseessä on ositus, on oltava A j = A i, joten a, c A j. Refleksiivisyys on myös selvä koska kyseessä on ositus, x A = i A i, eli on olemassa i siten että x A i (ja siis x, x A i. 5. Keksi joukolla {1, 2, 3} transitiivinen relaatio joka ei ole kuvaus. Ratkaisu. Esimerkiksi relaatio R = {(1, 1)} ei ole kuvaus koska kaikkiin joukon {1, 2, 3} alkioihin ei liity alkiota maalipuolelta. Vielä triviaalimpi ratkaisu on tyhjä relaatio: mikään ei ole minkään kanssa relaatiossa. Vähän mielenkiintoisempi esimerkki on vaikka R = {(1, 1), (2, 2), (3, 3), (1, 2)}, joka kyllä sisältää kuvauksen mutta ei itse ole kuvaus koska 1 on relaatiossa kahden alkion kanssa. Transitiivisuuden voi tarkastaa helposti, triviaalien tapausten lisäksi pätee 1R2&2R2 1R2. 6. Olkoot f : A B ja g : B C kuvauksia. Osoita, että a) jos f ja g ovat injektioita, niin myös g f on injektio, b) jos f ja g ovat surjektioita, niin myös g f on surjektio, c) jos g f on injektio, niin f on injektio, d) jos g f on surjektio, niin g on surjektio. Onko olemassa kuvauksia f, g : N N siten, että f ei ole surjektio ja g ei ole injektio, mutta g f on bijektio. Ratkaisu. a) Tehdään antiteesi: on olemassa a b siten että g f(a) = g f(b). Koska g on injektio, täytyy olla f(a) = f(b) ja koska f on injektio, tästä seuraa että a = b. Tämä on ristiriita joten yhdistetyn kuvauksen on oltava injektio. b) Koska f(a) = B ja g(b) = C surjektion määritelmän mukaan, todistus on selvä: g(f(a)) = C. c) Tehdään taas antiteesi: on olemassa a b siten että f(a) = f(b). Mutta tällöin g(f(a)) = g(f(b)) ja yhdistetty kuvaus ei olisikaan siis injektio. Ristiriita ja f:n on siis oltava injektio.

d) Otetaan mielivaltainen c C ja osoitetaan että siihen kuvautuu joku piste B:stä kuvauksessa g. Koska g f(a) = C, on siis oltava joku a A siten että g(f(a)) = c. Eritoten f(a) B kuvautuu siis pisteeksi c kuvauksessa f. 3 7. Määritä kaikki transitiiviset injektiiviset kuvaukset f : A A. Ratkaisu. Olkoon a A mielivaltainen piste. Huomataan, että transitiivius tarkoittaa että afb&bfc afc, eli jos a kuvautuu pisteeksi b ja b pisteeksi c niin a kuvautuu myös pisteeksi c. Koska kyseessä on kuvaus, a voi kuvautua vain yhdeksi pisteeksi, joten on oltava b = c. Edelleen, koska kuvaus on injektio, ja afb sekä bfb, on oltava a = b. Siis ainoa transitiivinen kuvaus f : A A on identtinen kuvaus: f(a) = a kaikilla a A.

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Ohjaus 1, 15.9.2014 1. Olkoot A, B, C ja D joukkoja. a) Osoita että b) Osoita että Voiko inkluusio olla aito? (A C) (B D) = (A B) (C D). (A C) (B D) (A B) (C D). 2. Olkoon A = {1, 2, 3}. Keksi joukolla A relaatio, joka on a) symmetrinen, mutta ei transitiivinen b) refleksiivinen, mutta ei symmetrinen c) transitiivinen, mutta ei refleksiivinen Määritä myös kaikki ekvivalenssit joukolla A. 3. Olkoon R relaatio joukolla A ja L = {(a, a) : a A} joukon A lävistäjä. Osoita että R on ekvivalenssirelaatio jos ja vain jos i) L R, ii) R 1 = R, iii) R R R 4. Määritellään relaation R käänteisrelaatio R 1 asettamalla: br 1 a jos arb. Kahden relaation R A B ja S B C yhdistetty relaatio S R määritellään kuten yhdistetty kuvaus funktioille, asettamalla (a, c) S R b B siten, että (a, b) R ja (b, c) R. Merkitään seuraavassa X:llä joukon A epätyhjien osajoukkojen kokoelmaa (t.s. X = P(A) \ { }). Määritellään relaatiot S X X ja R X X asettamalla kaikille B, C X (B, C) S B C ja (B, C) R B C Osoita että R = S S 1. 5. Määritellään relaatio joukolla R 2 asettamalla (x, y) (z, w), jos (x z, y w) Q, missä Q = {(x, y) R 2 : x 0 ja y 0}. Osoita, että on osittainen järjestys. Onko se järjestys? 6. Keksi joukolla N refleksiivinen ja symmetrinen relaatio, joka ei ole ekvivalenssi.