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

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

3. Kirjoita seuraavat joukot luettelemalla niiden alkiot, jos mahdollista. Onko jokin joukoista tyhjä joukko?

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

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

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

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

Loogiset konnektiivit

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I, HY Kurssikoe Ratkaisuehdotus. 1. (35 pistettä)

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

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

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

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

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

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

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

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

4 Matemaattinen induktio

Ensimmäinen induktioperiaate

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

Ratkaisu: Yksi tapa nähdä, että kaavat A (B C) ja (A B) (A C) ovat loogisesti ekvivalentit, on tehdä totuustaulu lauseelle

Ensimmäinen induktioperiaate

Predikaattilogiikkaa

Yhtälönratkaisusta. Johanna Rämö, Helsingin yliopisto. 22. syyskuuta 2014

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

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

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

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

Vastaoletuksen muodostaminen

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy /197

LOGIIKKA johdantoa

Pikapaketti logiikkaan

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuhahmotelmia viikko 1. ( ) Jeremias Berg

Kannan vektorit siis virittävät aliavaruuden, ja lisäksi kanta on vapaa. Lauseesta 7.6 saadaan seuraava hyvin käyttökelpoinen tulos:

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

Matematiikan tukikurssi

1 Perusasioita joukoista

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotukset

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

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 1

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

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotukset

1. Otetaan perusjoukoksi X := {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}. Piirrä seuraaville kolmelle joukolle Venn-diagrammi ja asettele alkiot siihen.

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

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

Johdatus matemaattiseen päättelyyn (5 op)

rm + sn = d. Siispä Proposition 9.5(4) nojalla e d.

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

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

Tenttiin valmentavia harjoituksia

Testaa taitosi 1: Lauseen totuusarvo

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

4.3. Matemaattinen induktio

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

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

Johdatus yliopistomatematiikkaan

Insinöörimatematiikka A

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

(2n 1) = n 2

7 Vapaus. 7.1 Vapauden määritelmä

Koodausteoria, Kesä 2014

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

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 5

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

Todistamisessa on tärkeää erottaa tapaukset, kun sääntö pätee joillakin tai kun sääntö pätee kaikilla. Esim. On olemassa reaaliluku x, jolle x = 5.

Johdatus matematiikkaan

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

LUKUTEORIA johdantoa

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

Logiikka I 7. harjoituskerran malliratkaisut Ratkaisut laati Miikka Silfverberg.

Johdatus matematiikkaan

HY / Avoin yliopisto Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II, kesä 2015 Harjoitus 1 Ratkaisut palautettava viimeistään maanantaina klo

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Matematiikka tutuksi Harjoitus 2, malliratkaisut

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

Yhteenlaskun ja skalaarilla kertomisen ominaisuuksia

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)

Johdatus matematiikkaan

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

1 sup- ja inf-esimerkkejä

Luonnollisen päättelyn luotettavuus

Insinöörimatematiikka IA

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 1 Ratkaisuehdotuksia Tehtäväsarja I

Matematiikan tukikurssi

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

2017 = = = = = = 26 1

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

Ominaisvektoreiden lineaarinen riippumattomuus

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

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

Ristitulolle saadaan toinen muistisääntö determinantin avulla. Vektoreiden v ja w ristitulo saadaan laskemalla determinantti

1 Lukujen jaollisuudesta

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

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

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

Transkriptio:

Johdatus yliopistomatematiikkaan Helsingin yliopisto, matematiikan ja tilastotieteen laitos Kurssikoe 23.10.2017 Ohjeita: Vastaa kaikkiin tehtäviin. Ratkaisut voi kirjoittaa samalle konseptiarkille, jos tilaa riittää. Laskimen tai taulukkokirjan käyttäminen ei ole sallittua. Käytä kurssilla opeteltuja ratkaisutapoja ja muista perustella vastauksesi. 1. a) Tarkastellaan joukkoja A = {1, 2, 4, 8, 16} ja B = {n N 2n < 14}. Määritä ilman perusteluja joukot (i) A B (ii) A \ B (iii) A B. b) Määritä myös seuraavat joukot ja anna kussakin tapauksessa lyhyt sanallinen perustelu. (iv) P(A B) (v) B. 2. a) Kirjoita seuraavat luonnollisia lukuja (0, 1, 2,... ) koskevat lauseet suomeksi ilman loogisia symboleja ja vastaa lyhyesti perustellen, mitkä väitteistä ovat tosia ja mitkä epätosia: (i) n(n < 2n) (ii) m n(n m) (iii) n m(n m). b) Seuraavat lauseet koskevat reaalilukuja. Muodosta niiden negaatioiden kanssa loogisesti ekvivalentit lauseet. Älä käytä negaatiosymbolia. Voit käyttää symboleja =,,, /, <,, > ja. Näitä vastauksia ei tarvitse perustella. (iv) x 2 = 3 x Q (v) y x(x < y x 3 < 1). 3. a) Päteekö kaikilla joukoilla A ja B väite A (A B) \ B? b) Todista, että kaikilla joukoilla A, B ja C pätee (A B) C (A C) (B C). 4. Tarkastellaan väitettä kaikki joukon { 2, 2} luvut ovat yhtälön 20 x 2 = 2x ratkaisuja. Kaverisi on sitä mieltä, että väite pätee, ja hän on kirjoittanut väitteelle seuraavan todistuksen: Muokataan väitteen yhtälöä: 20 x 2 = 2x () 2 20 x 2 = 4x 2 5x 2 = 20 x 2 = 4 x = ±2. Saatiin ratkaisuiksi 2 ja 2, joten väite pätee. Mitä palautetta antaisit kaverisi todistuksesta? Onko todistus loogisesti pätevä? Todistaako se tarkasteltavan väitteen?

Ratkaisut Tehtävä 1 (24 p.) a) (12 p.) Ensinnäkin B = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}. (i) {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 16} (ii) {8, 16} (iii) {(1, 0), (2, 0), (4, 0), (8, 0), (16, 0), (1, 1), (2, 1), (4, 1), (8, 1), (16, 1), (1, 2), (2, 2), (4, 2), (8, 2), (16, 2), (1, 3), (2, 3), (4, 3), (8, 3), (16, 3), (1, 4), (2, 4), (4, 4), (8, 4), (16, 4), (1, 5), (2, 5), (4, 5), (8, 5), (16, 5)} (1, 6), (2, 6), (4, 6), (8, 6), (16, 6)} b) (12 p.) (iv) Ensinnäkin A B = {1, 2, 4}, joten P(A \ B) = {, {1}, {2}, {4}, {1, 2}, {1, 4}, {2, 4}, {1, 2, 4} }. (v) Koska tyhjässä joukossa ei ole yhtään alkiota, ei ole myöskään olemassa yhtään paria, jonka toinen alkio kuuluisi tyhjään joukkoon. Siksi B =. Arvosteluperusteet. a)-kohdassa jokainen kohta on 4 pisteen arvoinen. Kohdista saa joko 0 tai 4 pistettä. Perusteluja ei tarvita. Ei haittaa, jos luonnollisista luvuista puuttuu nolla. Karteesinen tulo saa olla ilmaistu jotenkin muutenkin kuin listaamalla kaikki alkiot. b)-kohdassa kumpikin kohta on 6 pisteen arvoinen. Oikea vastaus tuo 3 pistettä, perustelu toiset 3. Perustelu voi olla hyvin lyhyt ja melkein minkälainen vain. 2

Tehtävä 2 (25 p.) a) (15 p.) (i) Jokainen luonnollinen luku suurenee, jos se kerrotaan kahdella. Epätosi, koska 0 = 2 0. (ii) On olemassa luonnollinen luku, joka on pienempi tai yhtä suuri kuin kaikki luonnolliset luvut. Tosi, koska jokainen luonnollinen luku on suurempi tai yhtä suuri kuin 0. (iii) Jokaista luonnollista lukua kohti voidaan löytää luonnollinen luku, joka on korkeintaan yhtä suuri. Tosi, koska jokainen luonnollinen luku on korkeintaan yhtä suuri kuin luku itse. b) (10 p.) (iv) x 2 3 x / Q (v) y x(x < y x 3 1) Arvosteluperusteet. a)-kohdassa jokainen kohta on 5 pisteen arvoinen. Suomen kielen lause tuo 3 pistettä, totuus ja sen perustelu (molemmat pitää olla) 2 pistettä. Suomen kielen lause saa olla kömpelö, kunhan se on joten kuten ymmärrettävä ja oikein. Totuusarvon perustelu saa myös olla epätäsmällinen. b)-kohdassa kumpikin kohta on 5 pisteen arvoinen. Kohdista saa joko 0 tai 5 pistettä. 3

Tehtävä 3 (26 p.) a) (13 p.) Väite ei päde kaikilla joukoilla. Olkoot esimerkiksi A = {1} ja B = {2}. Tällöin A B = {1, 2}, joten (A B) \ B = {1}. Nähdään, että (A B) \ B A, joten väite ei päde valituilla joukoilla A ja B. b) (13 p.) Olkoot A, B ja C joukkoja. Oletetaan, että x (A B) C. Tällöin x A B ja x C. Yhdisteen määritelmän nojalla x A tai x B. Tutkitaan nämä tapaukset erikseen. Oletetaan ensin, että x A. Koska joka tapauksessa huomattiin, että x C, voidaan sanoa, että x A C. Oletetaan sitten, että x B. Samalla tavoin nyt voidaan todeta, että x B C. Kummassakin tapauksessa pätee joko x A C tai x B C, joten lopulta voidaan päätellä, että x (A C) (B C). Tämä todistaa väitteen. Arvosteluperusteet. a) Vaaditaan konkreettinen vastaesimerkki (5 p.) vastaesimerkin selitys (5 p.) johtopäätös, voi olla myös alussa, täytyy sisältää sana kaikilla (3 p.). Vastaesimerkin joukkojen täytyy sisältää lukuja (tai muita konkreettisia alkioita). Vastaesimerkin selitys saa olla hyvinkin lyhyt. Jos on luullut väitettä todeksi ja todistanut sen, voi saada maksimissaan 5 p. riippuen käsittelyn ansioista. b) Todistuksen olennaiset osat ovat: alkiokäsittely lähtien oletuksesta x (A B) C ja päätyen johtopäätökseen x (A C) (B C) (5 p.) leikkauksen oikea käsittely (2 p.) yhdisteen oikea käsittely, jakautuen kahteen tapaukseen (3 p.) yleinen selkeys, sisältäen jonkinlaisen loppulauseen, josta selviää, milloin todistus loppuu (3 p.) Jos tässä vaiheessa ovat menneet yhdiste ja leikkaus sekaisin, mutta todistus on muuten oikein, vähennetään 4 p. Vennin diagrammeilla tai esimerkkijoukoilla tehdyistä todistuksista voi antaa 2 p. 4

Tehtävä 4 (25 p.) Sijoittamalla luvut 2 ja 2 yhtälöön nähdään, että 2 ei ole yhtälön ratkaisu, joten väite ei päde. Todistuksen virhe on siinä, sillä se etenee loogisesti väärään suuntaan. Kaveri on itse asiassa todistanut, että jos 20 x 2 = 2x (eli jos x on kyseisen yhtälön ratkaisu), niin tällöin x = 2 tai x = 2. Tämä ei kuitenkaan todista, että molemmat luvut olisivat yhtälön ratkaisuja. Arvosteluperusteet. Tehtävästä voi saada 0, 5, 10, 15, 20 tai 25 pistettä. Parhaassa vastauksessa on todettu, että todistus ei ole pätevä (5 p.) huomioitu todistuksen väärä suunta (20 p., tämä kattaa myös epäpätevyyden) ehdotettu lukujen sijoittamista yhtälöön (5 p.) Muista kommenteista voi harkinnan mukaan saada 5 pistettä lisää ellei ole saanut jo täydet pisteet. 5