Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Прикладная математика [сборник статей]

..pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
5 Mб
Скачать

- 60

(a e A u tm ,

что

(Х Ю Ф= (Р М

где ( Х , Ю - Х '^ Х У ,

£»±1

 

 

и (X ,P )^= < P ,Q > .

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство, По условию ( Х С?>У^>) ~(Р ,0}

.

Будем

 

 

счячв1 ъР,Р

нильсеновскими

образующими.

Поскольку

 

 

-

 

тоже образующие, то существует автоморфизм iyeAut(P,Q) такой,

что

 

=JC? и

Q V?=P<^ .

Составляем коммутатор (X ^ P ^ ^ iP ^ Q ^ )

По теореме

Нильсена

[з]

имеем, что (Р®,QvhT(P,QJ(T _1

, где

 

Т

-

слово

из (Р ,0 },€ =

± L .

Тогда (X <Р',Р^) =Т(Р,Q)ЬГЛ,

отку­

да

Т llXep,P <^)P(P,0f Обозначим

cjpr q? = cpt

.

8то и

есть искомый

автоморфизм, удовлетворяющий заключению теоремы.

 

 

,ХЬХ ^

 

 

Рассмотрим

уровне ние

 

 

 

 

 

. .Слова

из Рп , являющиеся решением данного уравнения, назовем' три­

 

виальным решением его , если все .они или попарно

принадлежат

к ■

некоторой

циклической

подгруппе i f ) группы

Fn .

 

 

 

 

 

 

Т е о р е м а

 

Д.

Пусть X,P,P,Q

-

нетривиальное

решение

уравнения

 

 

 

Х[1Х ^Х ^Х г =Х51Х ^ х 3Хч .

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

существует

подгруппа (V,W)

ранга

2 группы / я ,

 

у которой

X,U,PTQ e (V ,lV ) .

Справедливость

этой теоремы

сле­

дует

из теоремы

Стейнберга

[2],

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л е м м а .

Пусть

 

Xi ,Xl ,X },Xiit - слова

из 1 ^ ,

являющиеся

 

нетривиальным

решением уравнения (2 ),

Сущеотвуе.т решение

 

 

 

 

 

 

,

гд е Л Г ,,^

 

являются ^ильсеновскими

образующи­

ми подгруппы

фс,,Хр.

 

как Xl ,X z ,Xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство.

Так

 

 

-

решение

данного

 

уравнения

и X SX^

порождают подгруппу

ранга

2,

то

существуют

нилъооновские

образующие

 

 

, порождающие

эту

же подгруппу.

Из теоремы Нильсена [3J следует, что (Х^,ХР=Т'1(Х3,Х^)Т

,

 

где - Т - слово

из

подгруппы (X 3 , Х р .

Отсюда вытекает

утвержде

ние

леммы.

 

 

 

 

 

 

Х х ,Х г,Х},Х^~ решение

 

 

 

 

 

 

X j X

Следствие.

Пусть

уравнения

(2)

и

образуют

нильсеновское

множество,

причем

коммутатор

 

Xj,Xit

циклически несократим.

Тогда существует решение

 

 

 

X j, х г,Х5,3?4 такое,

что X t X i

и Хз,Л,

 

являются

нильсеновски-

ми парами.

 

 

 

 

 

 

Пусть (Х,Р) и {Р,0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т е о р е м а

 

5.

-

максимальные

под­

группы. Если существует автоморфизм ср

группы Рп такой, что

*

(X * ,y* ) = (P,Q)

,

то

(X,P > ^(P ,Q > .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

61

-

 

 

 

 

Доказательство.

Действительно,

пусть P,Q - нильсенов-

ские'образующие. Кроне того, допустим, что коммутатор P.Q

циклически несократим, в противном

случае перейдем к сопря-

аенной

подгруппе, в которой

будет выполнено это условие.

 

Существует

такое ф eAutFn ,

что (Лг(р,Р'Р) = (P,Q), В подгруппе

(Х^У^У выбираем нильсеновские образующие, например,

u ,v .

Тогда

в результате

следствия

коммутатор

(u,v)-(P ,Q ) ,

По

теореме

4

имеем, что и у ,Р ,0

содержатся

в некоторой

подгруппе

ранга

 

Отсюда следует, что

(P ,Q )c(tvlr P/l) ,

а

это

противоречит максимальности

{Р ,0) .

Таким образом,

 

 

(Ц.,Щ )=(Р,$) , U ,re(Р,Q) и (u,v)c(P,Q )

. Но по теореме

2

подгруппа

 

является

максимальной, поэтому

 

 

(U,V)=(P,0) .

 

 

 

 

 

 

 

Т е о р е м а

6 . Чтобы две максимальные подгруппы ран­

га 2 (ХДУ

и (P,Q)

были автоиорфны, необходимо и достаточно

существования автоморфизма (f^A utF ^

при (X’‘p, P Cf>)=(P,Q)~^,

Т е о р е м а

7 . Существует алгоритм, позволяющий

для

двух произвольных максимальных подгрупп ранга 2 установить их

автоморфность

в Рц , п > £ .

 

 

 

 

 

Для доказательства используется вышеизложенное и теорема

Уайтхеда 3,

стр. 166 .

 

 

 

 

 

 

Л и т е р а т у р а

°

'

 

 

1.

Гриндлингер М.Д. Сопряженность подгрупп свободных

групп.

-

 

 

"Сибирский математический

журнал", 1970., Т.

I I ,

 

 

№ 5,

 

 

 

 

2 .

' A r t h u r

S tein b erg --. On e q u a tio n s

on f re e g r o u p s ^

-

_

 

"Michigan Mathematical Journal. jg?i у Ц

3 .

- M a g n u s

W., K a r r a s A .. S o li tar])--* C o m b in ato rial group

>

 

theory" ifev-Jork-London -Sydney, 19b&.

 

 

 

- 62 -

А.Н.ЮМИЧЕВА

К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ СТРАТЕГИИ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

В связи с внедрением в практику работы высшей школы программированного обучения проблема контроля знаний студентов приобретает особую актуальность. Но стремление преподавателя получить более достоверную оценку знаний студентов за счет увеличения числа вопросов в контролирующей программе может войти в противоречие с режимом проведения учебных занятий; увеличение времени проверки приведет к уменьшению времени, предназначенного, для изучения нового материала.

Таким образом, интенсивный путь решения указанной пробле­ мы оказывается неприемлем, так как число вопросов в контроли­ рующей программе должно быть ограничено. Разрешение указанного противоречия должно лежать на пути применения экстенсивных способов контроля, когда необходимое количество информации о знаниях студентов получается при увеличении степени неопре­

деленности (энтропии) каждого вопроса контролирующей программы Чтобы построить такую программу, нужен алгоритм:

1)для определения минимального числа содержащихся в программе вопросов, обеспечивающих контроль знаний студентов по данной теме (разделу) курса с необходимой надежностью его результатов;

2)для определения последовательности постановки вопро­

сов;

3) для оформления содержания

этих вопросов.

 

Подобный алгоритм

может

быть

построен методами техни­

ческой диагностики

[ I,

2, 3

и д р .]

с использованием

струк­

турно-логической схемы

(СЛС)

темы,

раздела, курса в

целом

(в зависимости от

цели

и назначения контроля). Порядок по- •

•отроения указанного алгоритма рассмотрим на примере СЛС (рис.)

заимствованной

из работы [4 ].

 

 

 

В этой схеме узлы

14,

15,

16 изображают конечные сложные

понятия, для

познания

которых

были использованы

исходные по­

нятия темы (раздела, курса), изображаемые

узлами I и 5, а

также промежуточные сложные

понятия (узлы

2 - 4 ,

6 - 1 3 ) .

- 63 -

Произведем мысленную проверку знаний студента по изу­

чаемой теме, отмечая факт усвоения данного понятия знаком " I" ,

а неусвоения - "О".

 

 

 

 

Как видно из схемы (рисунок),неусвоение студентом понятия I

вызывает

неусвоение понятий

2 ,3 ,4 ,9 - 14,16; понятия

5 - 8 и

15 не зависят от понятия I ,

поэтому их в этом случае

следует

считать усвоенными. Эти факты с учетом принятых обозначений

отмечены в первой строке табл.

I ,

которую будем назы­

вать матрицей состояния знаний студента.

 

Рассуждая аналогично, можно установить по СЛС,' что не­

усвоение, например, понятия

6

вызывает неусвоение понятий

7 - 1 6 ,

в соответствии с этим

на пересечении шестой

строки с

столбцами 6 - 1 6 проставляется

знак "О". Таким образом,при

помощи СЛС заполняется вся матрица состояний, представляющая

собой таблицу размером п*П

( л - число узлов СЛС).

Может оказаться, что охватить

одной проверкой все поня­

тия достаточно сложной темы вследствие затруднений по формули­ рованию соответствующего вопроса будет нельзя. 'В этом случае СЛС надо разбить на такие взаимно не перекрывающиеся части, которые в совокупности включали бы все ее узлы. Например, СЛС (рисунок) будет разбита на 3 части (первая из них содержит узлы

- 64

1 - 6 ,

вторая

-

7 - I I

и третья-12 - 1 6 ). Для каждой такой

части

в табл,

I

(жирные

линии)

выдеиш

соответствующие

мат­

рицы .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

I

 

 

Матрица состояния

знаний

студентов

 

 

 

Лг

Я*

*4

%

%

 

ЯCD Ti9

Яio

 

0

0

О

О

I

i

I

I

0

0

л

I

0

Q

0 I

i

I

I

0

0

 

I

I

• 0

0

I

i

I

I

J

0

л

I

I .

I

0

I

i

I

I

I

I

* I

I

I

I

0

0

0

0 0

0

 

I

I

I

I

I

0

0

0- 0

0

*1 i

I

"t

i

i

I

0

0 0

0

 

I

i

I

I

i

I

I

0 0.

0

*% I

I

I

I

i

I

I

I

0

0

**

I

I

Г

I

i

I

I

I

I

0

4

I

I

I

I

i

I

I

I

I

I

Ч I

I

I

I

i

I

i

I

I

I

з» I

I

I

I

i

I

i

I

I

I

 

I

I

I

I

i

I

i

I

I

I

 

I

I

I

I

i

I

i

I

I

I

■^6

I

I

I

I

i

I

i

I

I

I

*11

*12

 

*14 4

%

0

0

0

0

I

3

0

0

0

0

I

p

0

I

O'

0

I

I

0

J

I

0

I

I

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

3

0

0

0

0

0

3

0

0

0

0

I

3

0

I

0

0

I

I

.0

I

I

0

I

I

I

0

0

0

I

r

I

I

0

0

I

I

I

I

I

0

I

I

I

I

I

I

0

I

I

I

I

I

I

3

Для этих частных матриц попарным сравнением состояний обра­

зуем соответствующие

логические

функции

, Tz и Г5 ,

значе­

ния которых представлены в табл.

2, 3 и 4 ,

причем каждая раз­

рядная

цифра

в числовых

значениях

этих функций

опреде­

ляется

по формуле

 

i t j -

 

 

 

 

х = 1.2.......л ; ,

 

 

 

 

у=1.2...... л ;

 

Для этих функций запишем аналитические выражения в кон­

структивной форме ~(КФ):

 

_

v

Г1=Л1(Л1+312.)(Л1^1Гг.+Л5)(Л1+Лг+Гц3

+Л6)

 

*Яг ( Л ^ Я })(Я ^ Л 34+Л^Тц)№ г +Я3+JI* +Я ,Д 33+]ц+Яу щ *

ЛTl5 ,

65 -

Г„,=я7 (H7+K8)№7-i-jr8+jL9)(jt7+Tte+jr9+3il0)CJT8+aLg)Jrs -*

л ( А

+ А +Ао^ А №g +J?10)Tl10;

A = А й

j t ^1}) (А й +А з +А у+A s) ^А г +А з +Ai) « А б ^ И '

* (A j +ЗТ^+Ti15) ( Тц3 +А ч Я 1Ь) ( +ГЧб)№ w+Я16) (Л15+Я1Ь).

Таблица 2

Значения логической функции Г4

Т,

А

А

А

А

А

А

Ад

I

0

0

0

0

0

Ад

I

I

0

0

0

0

Ад

I

I

I

0

0

0

А,5

I

'.'I

I

I

I

I

А,6

I

I

I

I

0

I

А,з

0

I

0

0

0

0

А 1»

0

I

I

0

0

0

А,5

0

I

I

I

I

> I

Аь

0

I

I

I

0

I

Ад

0

0

I

0

0

0

Аи

0

0

I

I

I

I

Ад'

0

0

I

I .

0

г

Ад

0

0

0

I

I

0/

А,6

0

0

0

I

0

I

Ад

0

0

0

0

I

0

Минимизируя эти выражения, например, методом Яблонского

Мак-Класки [5], получаем

 

Г ^ А А А А А + А А А А А '.

W

 

 

 

 

 

66

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г ^ - Jl/KgTiglTjg;

 

 

 

 

(2)

Tj =*l2*13*H *16+ *l2*13*lA *l5+*12*13*15J'l6>

 

(3)

 

 

Таблица

3

 

 

 

Таблица 4

Значения логической функ­

Значения

логической

функ­

 

 

ции Г г

 

 

 

 

ции^- Гj

 

 

^7,8

*7

*8

я,

к

*11

Г}

%

*13

JTtf

 

*16

I

0

0

О 0

•Лг,15

I

0

0

0

0

&7,10

I

I

0

0 0

 

I

I

0

0

0

I

I

I

0

0

 

I

I

I

0

0

^7,11

I

I

I

■I

0

**12,16

I

I

I

0

I

Л*,10

0

I

0

0 0

 

0

I

0

0

0

0

I

I

0 0

■Ai,is

0

I .

I

I

0

^8,11

0

I

I

I- 0

**13,16

0

I

I

0

I

Л,10

0

0 •

I

0 0

*Vl5

0

0

I

I

0

^9,11

0

О

I

I. 0

•^14,16

0

0

I

0

I

Д10,Ц0

О 0

I

0

&1S,16

.0

0

0

I

I

Выражение (I) показывает, что усвоение понятий 1 - 6 можно проверять двумя способами: при первом способе надо по­ ставить вопрос так, чтобы в ответе на него содержались наборы-

понятий

Г,'

I

- 4 и 5;

при втором

cifbco6e

Т1'

 

1 - 3 ,

5 -

6.

.Из выражения (2) видно,

что проверка усвоения понятий 7

- I I

 

осуществляется единственным путем - соответствующий вопрос

 

должен

предусматривать

включение в ответ набора

понятий

 

 

7 - Ю .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как показывает вы.ражение (3), усвоение совокупности по­

 

нятий

12

-

16

можно проверять

тремя

способами

 

с

использова­

нием в

ответах

наборов

понятий

Г5

12 -

14,

16;

Г3

12 -

15

Гу'

12, 1 3 ,1 5 - 16 соответственно.С учетом

этого усвоение

 

всей темы, СЛС которой показана на рисунке, можно проверить

 

при помощи трех вопросов, объединяемых по одной из следующих

 

шести

схем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

67 -

А

Г /-Г 2 -1У;

1 7 - Ъ - Г ,';

 

Г '-Г ,-Г 5";

-

Г ^ -Г .-Г ;';

 

^ Г ;-Г ,-Г '3";

 

Г ''-Г г-1У"

 

Любая, из' этих схем проверки является наикратчайшей по сравнению с другими схемами, так как в этих схемах ни одно . понятие не проверяется дважды. Вследствие этого предлагаемый алгоритм построения контролирующей программы обладает свой­ ством минимальности и полной надежности.

Л и т е р а т у р а

1. Верзаков Г.Ф. и др. Введение в техническую диагностику.

М., "Энергия", 1968.

2. Карибский В.В. и др. Техническая диагностика объектов контроля. М., "Энергия", 1967.

3. Павлов Б;В. Кибернетические методы технической диагности­

 

 

ки. М., "Машиностроение"', 1966.

 

 

А. Каденкина

Л;Н. Метод логических диаграмм планирования

 

 

учебного процесса. Вып. 4 . Тула,

TIM, 1973.

5. Яблонский

С .В ., Чегис И.А. Логические способы контроля

 

 

работы электрических схем. Труды математическо­

 

 

го института им. В.А. Стеклова.' Т. 51. М., Изд-во

 

 

АН СССР, 1958.

'

 

 

 

 

 

Г.К. АРХИПОВ

 

 

 

 

О ПРОБЛЕМЕ И ТЕОРЕМЕ МОМЕНТОВ

 

.Назовем

совокупность л

 

.чисел а г , ct

связанных

одним функциональным преобразованием

 

 

 

 

Я ^{/(Х )}= Я >,

 

(I)

с некоторой функцией £{х) ,

м о м е н т а м и

данной функции.

Задача

отыскания обратного

преобразования

 

 

 

 

0 {а ^]= 1 (х ),

/= Т 7 Н

 

(2)

вызвала

п р о б л е м у

моментов: на бесконечном интервале

 

■of(x) не определяется однозначно своими момента­

ми [ I ] .

В связи с этим будем

считать, что указанная функция

представлена

с точностью до

 

л -го момента,

если

выражение (2)

содержит Л

первых моментов

(теорема моментО|В).

Примеры момен-

г

- 68 -

тов: дискретная выборка fj=i(xt) .значения производных f(x) в точке, моменты случайных распределений. Примеры преобразо­

вания (2 ): теорема В.А.Котельникова,

Z - преобразование,

ряд

Тейлора.

Примеры преобразования

( I) :

квантование по времени,-

интегралы

моментов

распределений.

 

 

 

•Конкретизируем

нашу задачу

(2) по теории

вероятностей.

Для

определения

моментов

случайных

распределений

(I) принимает

вид

m j= . \ x

s f ( x ) d x

или

u s

= f( x ~ m ) sf{x )a /x ,

(3)

 

 

 

 

 

_ / • «

 

 

где {(X) - плотность распределения;

т- математическое ожидание случайной величины.

Необходимо по заданным S первым моментам представить Дх) в виде конечного ряда от моментов. Существует несколько путей решения подобной задачи:

-разложение £(х) в ряд;

-определение высших моментов через первые;

-решение интегрального уравнения;

-установление связи между производными и моментами и т.д Для примера воспользуемся экспоненциальным разложением

у=о где - постоянные коэффициенты;

- остаточный член бесконечного ряда.

Тогда согласно выражению (3) распределение неотрицатель­ ной случайной величины будет определяться моментами

1

dx=

 

Sx sRn ^ c U .

 

= ' £ l a 1PlSi s \

(5)

i =0

 

 

Решение системы уравнений (5) методом тригонометрической аппроксимации [з] дает значение a ^ = A i\m 2n^ , =£^J7iinJ через In заданных моментов. Тогда исходное выражение (А) при­

мет вид

ся +1

(6)

1=0 1 J

- 69 ~

где

Яп * * А п{«Ч *)е ~(Хл'В* {т'я ))П

Васпекте однозначного представления i(x) можно корректно показать, что представление/& ) другими рядами вполне адекватно выражению (4) .при достаточно больших л .

Таким образом, показана возможность приближенного пред­

ставления

произвольной

fix} рядом через

моменты. Если учесть

статистическую погрешность вычисления

вследствие ограничен­

ного числа

опытов, то

численное решение

(5) не выглядит большим

недостатком.

Результат решения равенств (5), (б) можно непосредственно использовать для решения задачи аппроксимации дискретных реаль­ ных распределений при автоматизации обработки статистическихданных на ЭВМ.

Для функции /(ф конкретного вида появляется возможность аналитического решения (2 ). Например,для нормального распреде­

ления укажем другой

путь

решения преобразования (2), определив

высшие моменты через первые.

 

Итак.

_

,

(х-т \1

/

1

р (71% /

(r)e j b r

После разложения экспоненты в ряд Тейлора получим

£^ =б Ш Г^

[' ^ ^ Т б )

7!

(7)

С другой стороны, известно, что для нормального распреде­

ления [2]

 

 

\

 

Тогда окончательно из выражения (7) получим разложение

 

нормального распределения в ряд пр моментам

 

1

-

1 \* ( 2 * - i) ! ! (х-т) IS

( 8 )

/ г г . - ' -

ш

 

 

Аналогичным путем можно получить разложения в ряд по мо­

ментам и для других

плотностей стандартный распределений.

 

З а м е ч а н и е -

1 . Разложение

стандартного распределе­

ния, заданного первыми моментами, в ряд п о л моментам типа

(8)

следует трактовать

как

корректировку,

уточнение £(xj высшими мо­

ментами ( s i l - r 4) .

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ