- •Множества. Основные операции над множествами и их свойства. Диаграммы Венна. Декартово произведение множеств.
- •Отношения и бинарные отношения, область определения, область значения, обратные отношения. Произведение отношений.
- •Функции. Инъекции, сюръекции, биекции. Понятие последовательности.
- •Множество натуральных чисел. Два подхода к определению множества натуральных чисел. Аксиомы Дедекинда-Пеано. Принцип математической индукции.
- •Понятие мощности множества. Сравнение мощностей. Теорема Кантора-Берштейна. Операции над кардинальными числами.
- •Конечные, счетные, континуальные множества. Мощность булеана.
- •Матрицы бинарных отношений и их свойства. Специальные бинарные отношения.
- •Отношения эквивалентности и разбиения. Фактор-множества. Матрица отношения эквивалентности.
- •Отношения порядка. Максимальные и минимальные, наибольший и наименьший элементы частично упорядоченного множества. Диаграммы Хассе. Линейно и вполне упорядоченные множества.
- •Алгебраические системы: определение и примеры. Понятие полугруппы, моноида, группы; задание с помощью таблицы Кэли.
- •Морфизмы алгебраических систем.
- •Подсистемы. Термы сигнатуры ∑. Подсистема, порожденная множеством, ее структура.
- •Конгруэнции, фактор-алгебры, теорема о гомоморфизме.
- •17.Многообразия. Теорема Биркгофа.
- •Решетки. Дистрибутивные решетки. Критерий дистрибутивности.
- •Булевы алгебры. Теорема Стоуна. Принцип двойственности для булевых алгебр.
- •Булево кольцо.
- •18. Алгебры отношений. Реляционные алгебры.
- •27. Виды и способы задания графов.
- •28. Подграфы и части графа. Операции над графами. N-Мерные кубы.
- •Объединение: .
- •29. Маршруты, циклы, цепи. Достижимость и связность (матрицы достижимости, контрдостижимости, связности).
- •30. Расстояние в графах. Центральные и периферийные вершины.
- •31. Взвешенное расстояние. Алгоритм Форда-Беллмана.
- •32. Степени вершин. Эйлеровы графы, циклы, цепи. Алгоритм построения эйлерова цикла.
- •33. Гамильтоновы графы. Постановка задачи коммивояжера.
- •34. Деревья, леса. Остовы графов. Цикломатическое число, коранг. Алгоритм построения остова минимального веса. Обходы графов по глубине и ширине.
- •35. Упорядоченные и бинарные деревья. Соответствия между ними.
- •36. Фундаментальные циклы, разрезы. Матрицы фундаментальных циклов, разрезов.
- •37. Раскраска графов. Планарные графы.
- •38. Формулы алгебры логики, их таблицы истинности.
- •39. Булевы функции, способы их задания. Представления булевых функций формулами.
- •40. Эквивалентность формул.
- •41. Двухэлементная булева алгебра. Алгебра булевых функций. Фактор-алгебра алгебры формул.
- •42. Дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы. Алгоритм приведения формулы к днф и кнф.
- •43. Теорема Шеннона. Теорема о функциональной полноте. Способы построения сднф и скнф.
- •44. Импликанты, простые импликанты. Сокращенные, тупиковые, минимальные нормальные формы. Алгоритм Квайна построения мднф.
- •45. Карты Карно. Построение мднф с помощью карт Карно.
- •46. Принцип двойственности. Самодвойственные функции.
- •47. Теорема Жегалкина. Способы построения полиномов Жегалкина. Линейные функции.
- •48. Классы Поста. Полные системы булевых функций. Теорема Поста. Базисы.
- •49. Логические сети. Реализация булевых функций контактными схемами и схемами из функциональных элементов.
Множества. Основные операции над множествами и их свойства. Диаграммы Венна. Декартово произведение множеств.
Множество – это совокупность объектов, рассматриваемых как единое целое.
Способы задания множеств:
Перечисление элементов: М={0,1,2,…,9}
Указание свойств Р(х), которым элементы множества должны удовлетворять: М={x | P(x)}.
Неправильное заданные свойства могут привести к противоречию!
Парадокс Рассела:
Рассмотрим множество всех множеств, которые не являются своими собственными элементами: . Является ли тогда множество К своим элементом. Если КєК, то должно выполняться свойство, задающее множество К, т.е. К¢К, что приводит к противоречию. Если же К¢К, то, поскольку выполняется свойство, задающее К, то КєК, а это противоречит предположению. Таким образом, не всякое свойство приводит к осмысленному заданию множества.
Множество А называется подмножеством множества В, если все элементы А принадлежат В, т.е.
Множества А и В называются равными или совпадающими, если они состоят из одних и тех же элементов, т.е.
Совокупность всех подмножеств множества А называется его булеаном или множеством-степенью и обозначается Р(А), т.е. . Если |U|=n (множество U содержит n элементов), то |P(U)|=2n.
Множество, не содержащее ни одного элемента называется пустым ø.
Множество, содержащее все элементы, находящиеся в рассмотрении, называется универсальным или универсумом U.
Операции над множествами:
1) объединение
2 ) пересечение
3) вычитание
4) кольцевая сумма (симметрическая разность)
5) дополнение
Свойства основных операций над множествами:
Ассоциативность:
Коммутативность:
Идемпотентность:
Дистрибутивность:
Поглощение:
Законы де Моргана:
Законы нуля и единицы: 0=ø, 1=U
Закон двойного отрицания:
Упорядоченную последовательность (х1, х2,…,хn) называют кортежем длины n.
Декартовым (прямым) произведением множеств А1, А2,…, Аn называется множество {(x1, x2,…, xn) | x1 є A1,…, xn є An}.
Если А1=А2=…=Аn, то – n-ная декартова степень множества А.
А0 = ø
Отношения и бинарные отношения, область определения, область значения, обратные отношения. Произведение отношений.
n-местным отношением или n-местным предикатом Р на множествах А1, А2,…, Аn называется любое подмножество прямого произведения . Другими словами, элементы х1, х2,…, хn (где хi є Ai) связаны соотношением Р тогда и только тогда, когда (х1, х2,…, хn) є Р. При n=1 отношение Р является подмножеством множества А1 и называется унарным отношением или свойством.
При n=2 отношение Р называется бинарным отношением или соответствием.
Пример: Если А={2,3,4,5,6,7,8}, то бинарное отношение Р={(x,y) | x,y є A, x делит y и х≤3} можно записать в виде Р = {(2,2),(2,4),(2,6),(2,8),(3,3),(3,6)}.
Если Р={(x, y) | x, y є R, x≤y}, то запись xPy означает, что x≤y. idA = {(x,x) | x є A} – тождественное отношение, idA принадлежит А2.
U = A2 – универсальное отношение. Пусть Р – некоторое бинарное отношение. Областью определения отношения Р называется множество δР = {x | (x,y) є P для некоторого у}. Областью значений отношения Р называют множество ρР = {y | (x,y) є P для некторого х}. Обратным отношением называется множество Р-1 = {(y,x) | (x,y) є P}.
Образом множества Х относительно предиката Р называется множество Р(Х)={y | (x,y) є P для некоторого х є Х}
Прообразом множества относительно предиката Р называется множество Р-1(Х) или, другими словами, образ множества Х относительно предиката Р-1.
Произведением бинарных отношений и или композицией Р1 и Р2 называется множество Р1•Р2 = {(x,y) | x є A, y є C, и найдется элемент z є B такой, что (x,z) є Р1 и (z,y) є P2}.
Свойства:
Ассоциативность композиции: (P•Q)•R=P•(Q•R)
Доказательство: Пусть (x,y) є (P•Q)•R. Тогда для некоторых u и v имеем (x,u) є P, (u,v) є Q, (v,y) є R. Тогда (u,y) є Q•R и (x,y) є P•(Q•R). Включение P•(Q•R) є (P•Q)•R доказывается аналогично.
(P•Q)-1=Q-1•P-1
Доказательство: Предположим, что (x,y) є (P•Q)-1. Тогда (y,x) є P•Q, и, следовательно, (y,z) є P и (z,x) є Q для некоторого элемента z. Значит (x,z) є Q-1, (z,y) є P-1 и тогда (x,y) є Q-1•P-1. Обратное включение доказывается аналогично.
P•Q ≠ Q•P
(P-1)-1=P
Доказательство: Если (x,y) є P, то (y,x) є Р-1, но тогда (x,y) є (Р-1)-1.