1. Esitä rekursiivinen määritelmä lukujonolle

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

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

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

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

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

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

Reaalifunktioista 1 / 17. Reaalifunktioista

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 1

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Matematiikka tutuksi Harjoitus 2, malliratkaisut

Onko kuvaukset injektioita? Ovatko ne surjektioita? Bijektioita?

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

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 3 / vko 39

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 5, Ratkaise rekursioyhtälö

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

HY / Avoin yliopisto Johdatus yliopistomatematiikkaan, kesä 2015 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotuksia

Kuvauksista ja relaatioista. Jonna Makkonen Ilari Vallivaara

5.6 Yhdistetty kuvaus

Tehtävä 1. Näytä, että tason avoimessa yksikköpallossa

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

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

Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkiratkaisut 3 / vko 10

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

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

Matematiikan peruskurssi 2

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

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

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

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

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

1 Reaaliset lukujonot

Tenttiin valmentavia harjoituksia

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

2017 = = = = = = 26 1

Algebra I, Harjoitus 6, , Ratkaisut

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

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

Surjektion käsitteen avulla kuvauksia voidaan luokitella sen mukaan, kuvautuuko kaikille maalin alkioille jokin alkio vai ei.

Cantorin joukon suoristuvuus tasossa

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

a ord 13 (a)

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 5

Matematiikan tukikurssi

Algebra I, harjoitus 5,

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

811120P Diskreetit rakenteet

isomeerejä yhteensä yhdeksän kappaletta.

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

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Täydellisyysaksiooman kertaus

ja λ 2 = 2x 1r 0 x 2 + 2x 1r 0 x 2

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

2 Funktion derivaatta

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 3, MALLIRATKAISUT

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

Kantavektorien kuvavektorit määräävät lineaarikuvauksen

Johdatus matematiikkaan

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1,

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuehdotuksia viikolle 2. ( ) Jeremias Berg

Matematiikan tukikurssi

Diskreetin Matematiikan Paja Tehtäviä viikolle 2. ( ) Jeremias Berg

Tekijäryhmät ja homomorsmit

LUKUTEORIA A. Harjoitustehtäviä, kevät (c) Osoita, että jos. niin. a c ja b c ja a b, niin. niin. (e) Osoita, että

Approbatur 3, demo 5, ratkaisut

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.

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

r > y x z x = z y + y x z y + y x = r y x + y x = r

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

Pysähtymisongelman ratkeavuus [Sipser luku 4.2]

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

Olkoon seuraavaksi G 2 sellainen tasan n solmua sisältävä suunnattu verkko,

Ratkaisu: Ensimmäinen suunta. Olkoon f : R n R m jatkuva eli kaikilla ε > 0 on olemassa sellainen δ > 0, että. kun x a < δ. Nyt kaikilla j = 1,...

Oletetaan ensin, että tangenttitaso on olemassa. Nyt pinnalla S on koordinaattiesitys ψ, jolle pätee että kaikilla x V U

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

811120P Diskreetit rakenteet

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

x > y : y < x x y : x < y tai x = y x y : x > y tai x = y.

DISKREETTIÄ MATEMATIIKKAA.

1 sup- ja inf-esimerkkejä

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II. LM2, Kesä /141

Matematiikan tukikurssi

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

Matemaattisen analyysin tukikurssi

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

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

Bijektio. Voidaan päätellä, että kuvaus on bijektio, jos ja vain jos maalin jokaiselle alkiolle kuvautuu tasan yksi lähdön alkio.

Tehtävä 4 : 2. b a+1 (mod 3)

MAY1 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Julkaiseminen sallittu vain koulun suljetussa verkossa.

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

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

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

Oletetaan sitten, että γ(i) = η(j). Koska γ ja η ovat Jordan-polku, ne ovat jatkuvia injektiivisiä kuvauksia kompaktilta joukolta, ja määrittävät

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

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 6 (8 sivua) OT. 1. a) Määritä seuraavat summat:

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 3: Jatkuvuus

Vastausehdotukset analyysin sivuainekurssin syksyn välikokeeseen

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

Transkriptio:

Matematiikan laitos Johdatus Diskrettiin Matematiikkaan Harjoitus 4 24.11.2011 Ratkaisuehdotuksia Aleksandr Pasharin 1. Esitä rekursiivinen määritelmä lukujonolle (a) f(n) = (2 0, 2 1, 2 2, 2 3, 2 4,...) = (1, 2, 4, 8, 16,...), (b) g(n) = (2, 2 2, (2 2 ) 2, ((2 2 ) 2 ) 2,...) = (2, 4, 16, 256,...), (c) h(n) = (2, 2 2, 2 (22), 2 (2(22)),...) = (2, 4, 16, 65536,...). Ratkaisu: a) Jonon seuraava jäsen saadaan edellisestä kertomalla se kahdella. Näin ollen rekursiivinen määritelmä on f(0) = 1, f(n + 1) = 2 f(n). b) Jonon seuraava jäsen saadaan korottamalla edellinen jäsen potenssiin 2. Siis rekursiivinen määritelmä on g(0) = 2, g(n + 1) = g(n) 2. c) Seuraava jäsen saadaan edellisestä kun korotetaan 2 edellisen luvun määrämään potenssiin. Toisin sanoen h(0) = 2, h(n + 1) = 2 h(n). 2. Määritellään lukujono f(n) rekursiivisesti f(0) = 1, f(1) = 2, f(n + 1) = f(n) + 2f(n 1), n 1. (a) Määritä lukujonon 8 ensimmäistä lukua. (b) Esitä f(n) pelkän n:n funktiona eli ratkaise rekursiivinen yhtälö kohdan (a) perusteella päättelemällä. (c) Todista kohdan (b) tulos oikeaksi. Ratkaisu: a) Laskemalla määritelmästä lähtien saadaan f(0) = 1, f(1) = 2, f(2) = 2 + 2 1 = 4, f(3) = 4 + 2 2 = 8, f(4) = 8 + 2 4 = 16, f(5) = 16 + 2 8 = 32, f(6) = 32 + 2 32 = 64, f(7) = 64 + 2 32 = 128.

2 b) Näyttää siltä, että f(n) = 2 n, n N. c) Osoitetaan b)-kohdan arvaus todeksi induktiolla n:n suhteen. Kun n = 0 Kun n = 1 saadaan f(0) = 1 = 2 0. f(1) = 2 = 2 1. Oletetaan, että n 2 ja f(k) = 2 k kaikilla k < n. Eritysesti tällöin f(n 1), f(n 2) ovat määriteltyjä ja f(n 1) = 2 n 1, f(n 2) = 2 n 2. Tästä ja määritelmästä seuraa, että f(n) = f(n 1)+2f(n 2) = 2 n 1 +2 2 n 2 = 2 n 1 +2 n 1 = 2 2 n 1 = 2 n. Väite on osoitettu induktiolla. 3. Osoita, että luonnollisten lukujen kertolaskun tavallinen määritelmä 0 m = 0, n m = m, n, m N, n 1, n kertaa ja rekursiivinen määritelmä 0 m = 0, (n + 1) m = n m + m, n, m N, ovat yhtäpitävät. Ratkaisu: Käytetään tavalliselle määritelmälle merkintä n m ja rekursiiviselle merkintä n m. Kiinnitetään m N ja osoitetaan induktiolla n:n suhteen, että kaikilla n N. Olkoon n = 0. Tällöin n m = n m 0 m = 0 m määritelmän nojalla. Oletetaan, että n m = n m jollakin n N. Tällöin (n+1) m = m = m +m = n m+m = n m+m = (n+1) m. n+1 kertaa n kertaa

4. Erään tietokonejärjestelmän jokaisella käyttäjällä on yhtä pitkä käyttäjätunnus, jossa saa esiintyä englantilaisen aakkoston isoja ja pieniä kirjaimia A, B, C,..., Z ja a, b, c,..., z, joita molempia on 26, sekä numeroita 0, 1, 2,..., 9. Kuinka monta merkkiä tunnuksen pituuden on oltava, jotta jokaiselle maapallon asukkaalle riittää oma tunnus? Maailman väkiluku on 7 miljardia, jonka YK arvioi ylittyneen 31.10.2011. Ratkaisu: Jokainen merkintä voidaan siis valita vapaasti 26+26+10=62:stä symbolista. Kun tunnuksen pituus on n, erillaisia tunnuksia on 62 n. Jotta erilaisia tunnuksia riittäisi varmaasti kaikille n:n pitää olla niin suuri, että 62 n > 7 10 9. Käyttämällä 10-kantaista logaritmia log 10 ehto saadaan muotoon n > (log 10 7 + 9)/ log 10 62 5, 49. Näin olleen 6 merkkiä riittää. 3 5. Olkoot A = {1, 2, 3, 4 ja B = {1, 2, 3, 4, 5, 6. (a) Kuinka monta kuvausta A B on olemassa? (b) Olkoon f : A B injektio. Kuinka monta bijektiota A f(a) on olemassa? (c) Esitä jokin sellainen injektio f : A B, että f(x) x kaikilla x A, ja luettele kaikki bijektiot A f(a). Muista, että voit esittää esim. kuvauksen f : A B, f(x) = x, yksinkertaisesti muodostamalla joukon A kuvien jonon kirjoittamalla (1, 2, 3, 4). Ratkaisu: a) Arvo f(k) voidaan valita vapaasti 6:sta vaihtoehdosta jokaisella k = 1, 2, 3, 4. Näin ollen tapoja konstruoida kuvaus f : {1, 2, 3, 4 {1, 2, 3, 4, 5, 6 on tasan 6 4 = 1296. b) Joukoissa A ja f(a) on molemmissa 4 alkiota. Kun konstruoidaan bijektio g : A f(a) arvo g(1) voidaan valita vapaasti joukosta f(a) jolloin on 4 mahdollista valintaa. Seuraava arvo g(2) voidaan valita jo ainoastaan jäljellä olevista alkiosta eli joukosta f(a) \ {g(1), koska g:n täytyy olla injektio. Toisin sanoen tässä vaiheessa mahdollisia vaihtoehtoja on 3. Samalla tavalla nähdään, että g(3) voidaan valita 2:sta luvusta, sen jälkeen jäljellä on tasan yksi vaihtoehto arvolle g(4). Näin saadaan injektio g ja koska f(a):n puoleella ei jää lukuja, sen on myös pakko olla surjektio eli siitä tulee bijektio. Näin ollen erilaisia bijektiota g : A f(a) on 4 3 2 = 4! = 24.

4 c) Olkoon f : {1, 2, 3, 4 {1, 2, 3, 4, 5, 6 määritelty kaavalla f(x) = x + 1, x {1, 2, 3, 4. Tällöin f on injektio, sillä jos x + 1 = f(x) = f(y) = y + 1, niin vähentämällä 1 molemmista puoleesta saadaan x = y. Pätee f(a) = {2, 3, 4, 5. Kaikki 24 bijektiota {1, 2, 3, 4 {2, 3, 4, 5 on lueteltu alla. Merkintä (a, b, c, d) siis tarkoittaa sellaista kuvausta jolle f(1) = a, f(2) = b, f(3) = c, f(4) = d. (2, 3, 4, 5), (2, 3, 5, 4), (2, 4, 3, 5), (2, 4, 5, 3), (2, 5, 3, 4), (2, 5, 4, 3), (3, 2, 4, 5), (3, 2, 5, 4), (3, 4, 2, 5), (3, 4, 5, 2), (3, 5, 2, 4), (3, 5, 4, 2), (4, 2, 3, 5), (4, 2, 5, 3), (4, 3, 2, 5), (4, 3, 5, 2), (4, 5, 2, 3), (4, 5, 3, 2), (5, 2, 3, 4), (5, 2, 4, 3), (5, 3, 2, 4), (5, 3, 4, 2), (5, 4, 2, 3), (5, 4, 3, 2). 6. Jokerittomassa korttipakassa on 52 korttia. (a) Kuinka monessa eri järjestyksessä kortit voivat olla sekoituksen jälkeen?

(b) Asetetaan sekoitetun pakan kortit 13 pinoon, ensimmäiseen pinoon kakkoset, toiseen pinoon kolmoset,... ja viimeiseen pinoon ässät. Kerätään tämän jälkeen korttipakka niin, että ensin tulevat kakkoset, sitten kolmoset,... ja viimeisenä ässät. Kuinka monessa eri järjestyksessä kortit voivat nyt olla? Ratkaisu: a) Eri järjestykseen määrä on 52! 8 10 67. b)nyt järjestykset voivat erota vain eri pinojen sisällä. Jokaisessa pinossa on 4 korttia joten sen sisällä erilaisia järjestyksiä on 4! = 24. Näitä toisistaan riippumattomia valintoja tehdään jokaisessa pinossa ja pinoja on 13, joten lopputulos on 24 13 8, 8 10 17. 5