П. Г. Демидова Университетский колледж Дискретная математика Практикум Рекомендовано Научно-методическим советом университета для студентов, обучающихся по специальности Автоматизированные системы обработки информации и управления (по отраслям) Ярославль 2010 1 УДК 517.929 ББК В 174я72 Д 48 Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного издания. <...> В результате изучения дисциплины студент должен знать: – аппарат алгебры логики и теорию булевых функций; – основы теории множеств; – логику предикатов и бинарных отношений; – алгебру подстановок; – основы алгебры вычетов; – простейшие криптографические шифры; – метод математической индукции; – методику генерирования основных комбинаторных объектов; – основы теории графов и теории автоматов; уметь: – строить таблицы истинности для формул логики и упрощать формулы логики; – представлять булевы функции в виде формул заданного типа, проверять множество булевых функций на полноту; 3 – выполнять операции над множествами, применять аппарат теории множеств для решения задач; – выполнять операции над предикатами, записывать области истинности предикатов, формализовывать предложения с помощью логики предикатов; – исследовать бинарные отношения на заданные свойства; – выполнять операции над подстановками; – выполнять операции в алгебре вычетов; – применять простейшие криптографические шифры; – доказывать утверждения с помощью метода математической индукции; – генерировать основные комбинаторные объекты; – находить характеристики графов, выделять их структурные особенности, исследовать на заданные свойства, строить для них структурные представления заданных типов; – строить автоматы с заданными свойствами. <...> Основные логические операции Отрицание высказывания a – высказывание, истинное, когда высказывание a ложно, и ложное – в противном случае. <...> Конъюнкция определяется следующей таблицей: a b ab 0 0 0 0 1 <...>
Дискретная_математика_практикум.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
Университетский колледж
Дискретная математика
Практикум
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета для студентов,
обучающихся по специальности Автоматизированные системы
обработки информации и управления (по отраслям)
Ярославль 2010
1
Стр.1
УДК 517.929
ББК В 174я72
Д 48
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2009/10 года
Рецензент
педагогический совет Университетского колледжа
Составитель И. А. Сурикова
Д 48
Дискретная математика: практикум / сост. И. А. Сурикова;
Яросл. гос. ун-т им. П. Г. Демидова. – Ярославль : ЯрГУ, 2010. –
76 с.
Предназначен для студентов, обучающихся по специальности
230103.51 Автоматизированные системы обработки информации
и управления (по отраслям) (дисциплина «Дискретная математика»,
блок ОПД), очной формы обучения.
УДК 517.929
ББК В 174я72
Ярославский государственный университет
им. П. Г. Демидова, 2010
Учебное издание
Дискретная математика
Практикум
Составитель Сурикова Ирина Александровна
Редактор, корректор И. В. Бунакова
Верстка Е. Л. Шелехова
Подписано в печать 04.02.10. Формат 6084 1/16.
Бум. офсетная. Гарнитура "Times NewRoman".
Усл. печ. л. 4,42. Уч.-изд. л. 2,63.
Тираж 50 экз. Заказ
Оригинал-макет подготовлен
в редакционно-издательском отделе Ярославского
государственного университета им. П. Г. Демидова.
Отпечатано на ризографе.
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова.
150000, Ярославль, ул. Советская, 14.
2
Стр.2
Пояснительная записка
Практикум по дискретной математике предназначен для самостоятельной
работы студентов. При изучении учебной дисциплины
«Дискретная математика» у студентов формируется базовый
уровень знаний для освоения других общепрофессиональных
и специальных дисциплин. Данные материалы используются при
изучении таких дисциплин, как «Основы алгоритмизации и программирования»,
«Архитектура ЭВМ и вычислительных систем»,
«Базы данных», «Теория вероятностей и математическая статистика»,
«Математические методы», «Технология разработки программных
продуктов», «Разработка и эксплуатация удаленных
баз данных», «Пакеты прикладных программ».
Дискретная математика является фундаментом математической
кибернетики. Аппарат дискретной математики необходим при
создании и эксплуатации современных ЭВМ, средств передачи и
обработки информации, автоматизированных систем управления
и проектирования; поэтому знание основ данной дисциплины абсолютно
необходимо для современного специалиста в области
информатики и вычислительной техники.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
– аппарат алгебры логики и теорию булевых функций;
– основы теории множеств;
– логику предикатов и бинарных отношений;
– алгебру подстановок;
– основы алгебры вычетов;
– простейшие криптографические шифры;
– метод математической индукции;
– методику генерирования основных комбинаторных объектов;
–
основы теории графов и теории автоматов;
уметь:
– строить таблицы истинности для формул логики и упрощать
формулы логики;
– представлять булевы функции в виде формул заданного типа,
проверять множество булевых функций на полноту;
3
Стр.3
– выполнять операции над множествами, применять аппарат
теории множеств для решения задач;
– выполнять операции над предикатами, записывать области
истинности предикатов, формализовывать предложения с помощью
логики предикатов;
– исследовать бинарные отношения на заданные свойства;
– выполнять операции над подстановками;
– выполнять операции в алгебре вычетов;
– применять простейшие криптографические шифры;
– доказывать утверждения с помощью метода математической
индукции;
– генерировать основные комбинаторные объекты;
– находить характеристики графов, выделять их структурные
особенности, исследовать на заданные свойства, строить для них
структурные представления заданных типов;
– строить автоматы с заданными свойствами.
4
Стр.4
Оглавление
Пояснительная записка ....................................................................................... 3
Раздел 1. Формулы логики .............................................................................. 5
Основные логические операции ........................................................................ 5
Дизъюнктивная и конъюнктивная нормальные формы ................................. 8
Законы логики ...................................................................................................... 9
Упражнения ....................................................................................................... 10
Раздел 2. Булевы функции ............................................................................. 11
Совершенная ДНФ ........................................................................................... 11
Совершенная КНФ ............................................................................................ 12
Сокращенные ДНФ ........................................................................................... 12
Операция двоичного сложения. Многочлен Жегалкина .............................. 15
Важнейшие замкнутые классы. Теорема Поста ............................................. 18
Упражнения ....................................................................................................... 20
Раздел 3. Основы теории множеств ............................................................. 23
Упражнения ....................................................................................................... 25
Раздел 4. Предикаты. Бинарные отношения ............................................. 26
Упражнения ....................................................................................................... 28
Раздел 5. Алгебра подстановок ..................................................................... 30
Упражнения ....................................................................................................... 33
Раздел 6. Основы алгебры вычетов и их приложение к простейшим
криптографическим шифрам ......................................................... 34
Шифрование ....................................................................................................... 35
Упражнения ....................................................................................................... 37
Раздел 7. Алфавитное кодирование ............................................................. 38
Упражнения ....................................................................................................... 40
Раздел 8. Метод математической индукции .............................................. 41
Упражнения ....................................................................................................... 42
Раздел 9. Алгоритмическое перечисление (генерирование)
комбинаторных объектов ................................................................ 42
Упражнения ....................................................................................................... 45
Раздел 10. Основы теории графов ................................................................ 45
Неориентированные графы .............................................................................. 46
Ориентированные графы .................................................................................. 56
Упражнения ....................................................................................................... 61
Раздел 11. Элементы теории автоматов ..................................................... 69
Упражнения ....................................................................................................... 72
Рекомендуемая литература ........................................................................... 75
77
Стр.77