Дискретная математика. Учебное пособие
.pdfЭ.Л. Балюкевич Л.Ф. Ковалева А.Н. Романников
Дискретная
математика
Учебно-практическое пособие
Москва 2012
1
УДК 519.1 ББК 22.176
Б218
Балюкевич Э.Л.
Б218 ДИСКРЕТНАЯ МАТЕМАТИКА: Учебно-практическое пособие / Балюкевич Э.Л., Ковалева Л.Ф., Романников А.Н. – М.: Изд. центр ЕАОИ, 2012. – 176 с.
ISBN 978-5-374-00334-5
Дискретная математика является базовой дисциплиной для изу- чения других математических дисциплин.
Данная дисциплина необходима прежде всего для студентов, обучающихся по специальностям, ориентированным на использова- ние математических методов для моделирования и анализа эконо- мических процессов либо на разработку и использование программ- ного обеспечения.
Дисциплина состоит из трех основных разделов: теория мно- жеств, математическая логика, теория графов.
Раздел «Теория множеств» включает множества и операции над ними, Декартово произведение, отношения, понятие фактор- множества, специальные бинарные отношения - эквивалентность, толерантность, порядок.
Раздел «Математическая логика» содержит темы: высказывания, логические операции, формулы логики высказываний, дизъюнктив- ная и конъюнктивная нормальные формы.
В разделе «Теория графов» изучаются подграфы, изоморфизм, деревья и их классификация, основное дерево наименьшей длины, ориентированная сеть, кратчайший и наидлиннейший пути между двумя вершинами ориентированного графа. В данном разделе также рассматривает экономические задачи, связанные с нахождением оп- тимальных решений.
|
УДК |
519.1 |
|
ББК |
22.176 |
© |
Балюкевич Э.Л., 2012 |
|
© |
КовалеваЛ.Ф., 2012 |
|
© |
РоманниковА.Н. 2012 |
|
© Оформление. АНО «Евразийский от- |
||
ISBN 978-5-374-00334-5 |
крытый институт», 2012 |
|
2
Содержание |
|
Сведения об авторах.......................................................................... |
5 |
Цели и задачи дисциплины и её место |
|
в учебном процессе ............................................................................ |
7 |
Введение................................................................................................ |
9 |
1. Множества....................................................................................... |
10 |
1.1. Операции над множествами. Мощность множеств. |
|
Отображение множеств............................................................. |
10 |
1.2. Отношения на множествах....................................................... |
27 |
Тест......................................................................................................... |
33 |
2. Математическая логика.............................................................. |
39 |
2.1. Алгебра высказываний.............................................................. |
39 |
2.2. Проблемы разрешимости. Нормальные формы................. |
56 |
2.3. Исчисление высказываний....................................................... |
73 |
2.4. Логика предикатов...................................................................... |
80 |
Тест......................................................................................................... |
85 |
3. Теория графов ............................................................................... |
96 |
3.1. Графы............................................................................................. |
96 |
3.2. Деревья......................................................................................... |
121 |
3.3. Экстремальные задачи на графах......................................... |
128 |
Вопросы для самопроверки. .......................................................... |
140 |
Контрольные задания................................................................... |
142 |
Контрольное задание №1............................................................... |
142 |
Контрольное задание №2............................................................... |
142 |
Контрольное задание №3............................................................... |
145 |
Контрольное задание №4............................................................... |
145 |
Контрольное задание №5............................................................... |
146 |
Контрольное задание №6............................................................... |
147 |
Контрольное задание №7............................................................... |
150 |
Контрольное задание №8............................................................... |
151 |
Контрольное задание №9............................................................... |
152 |
Контрольное задание №10............................................................. |
152 |
|
3 |
Контрольное задание №11............................................................. |
152 |
|
Контрольное задание №12............................................................. |
155 |
|
Контрольное задание №13............................................................. |
156 |
|
Контрольное задание №14............................................................. |
159 |
|
Контрольное задание №15............................................................. |
162 |
|
Список рекомендуемой литературы........................................ |
167 |
|
Руководство по изучению дисциплины................................. |
168 |
|
Тема 1. |
Множества............................................................................ |
168 |
Тема 2. |
Математическая логика.................................................... |
169 |
Тема 3. |
Теория графов..................................................................... |
171 |
4
Сведенияобавторах
Сведения об авторах
Балюкевич Эдуард Людвигович, к.э.н., с.н.с., профессор кафедры прикладной математики МГУЭСИ.
Перечень работ по данной дисциплине, изданных ав- тором:
1.Балюкевич Э.Л. (в соавторстве) Дискретный анализ : учебное пособие. – М. : МЭСИ, 1980. 5,5 п/л.
2.Балюкевич Э.Л. Математические методы в проектирова- нии АСУ. – М. : МЭСИ, 1984, 3 п/л.
3.Балюкевич Э.Л. (в соавторстве) Сборник задач по курсу «Дискретный анализ» : учебное пособие. – М. : МЭСИ, 1987, 4,1 п/л.
4.Балюкевич Э.Л. (в соавторстве) Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Дискретный анализ». – М. : МЭСИ, 1991, 1 п/л.
5.Балюкевич Э.Л. (в соавторстве) Дискретная математика : учебное пособие. – М. : МГУЭСИ, 2003. 16 п/л.
6.Балюкевич Э.Л. Учебно-практическое пособие. – М. : МГУЭСИ, 2009, 10 п/л (электронная версия).
Ковалева Лидия Федоровна к.т.н., доцент.
Перечень работ по данной дисциплине, изданных ав- тором:
1.Ковалева, Л.Ф. Дискретная математика. – ч. I. – М. : МЭ- СИ, 2000 (электронное).
2.Ковалева, Л.Ф. (в соавторстве). Дискретная математика. –
М. : МЭСИ, 1988.
3.Ковалева, Л.Ф. Применение дискретной математики в экономических задачах. – М. : МЭСИ, 1979.
4.Ковалева, Л.Ф. (в соавторстве). Применение теории гра- фов в экономических задачах. – М. : МЭСИ, 1977.
5.Ковалева, Л.Ф. Математическая логика и теория графов. –
ч. I, II. – М. : МЭСИ, 1976, 1977.
5
Сведенияобавторах
6.Ковалева, Л.Ф. (в соавторстве) Дискретный анализ. – М. :
МЭСИ, 1980.
7.Ковалева, Л.Ф. Методические указания и контрольные работы по курсу «Дискретная математика» (специаль- ность – «информатика», заочная форма обучения). – М. :
МЭСИ, 1998.
8.Ковалева, Л.Ф Методические указания по изучению курса «Дискретная математика» с упражнениями. Задачник. –
М. : МЭСИ, 1986.
9.Ковалева, Л.Ф. (в соавторстве). Методические указания и контрольные задания по курсу «Дискретный анализ» для студентов заочного обучения, специальность – эко- номическая кибернетика. – М. : МЭСИ, 1992.
10.Ковалева, Л.Ф. (в соавторстве). Методические указания по изучению курса «Дискретная математика» (с упражне- ниями), специальность прикладная математика, АСУ. –
М. : МЭСИ, 1986.
11.Ковалева, Л.Ф. (в соавторстве). Методические указания по изучению курса «Дискретный анализ» для студентов заочной формы обучения, специальность - механизиро- ванная обработка экономической информации. – М. :
МЭСИ, 1987.
12.Ковалева, Л.Ф. (в соавторстве). Методические указания к выполнению курсовой работы.
а) по курсу «Дискретный анализ» для студентов специ- альности – экономическая кибернетика и АСУ (0715). –
М. : МЭСИ, 1991, 1989.
б) по курсу «Дискретная математика» для студентов специальности – прикладная математика (0102). – М. :
МЭСИ, 1989.
6
Цели и задачи дисциплины и её место в учебном процессе
«Дискретная математика» является математической ос- новой курсов, изучающих современные прикладные эконо- мико-математические методы.
Целью изучения данной дисциплины является прочное усвоение студентами теоретических основ дискретной матема- тики, составляющих фундамент ряда математических дисцип- лин и дисциплин прикладного характера. Содержание курса «Дискретной математики» используется в курсах: «Теория сис- тем и системный анализ», «Информатика и программирова- ние», «Теория вероятностей и математическая статистика», «Ис- следование операций и методы оптимизации», «Математиче- ское иимитационное моделирование», «Управление проектом».
Задачей дисциплины является формирование у обу- чающихся следующих компетенций:
–способности при решении профессиональных задач анализировать социально-экономические проблемы и техни- ко-экономические процессы с применением методов систем- ного анализа и математического моделирования;
–способности применять методы анализа прикладной об- ласти на концептуальном, математическом, логическом и ал- горитмическом уровнях;
–способности применять системный подход и математи- ческие методы в формализации решения прикладных задач.
Врезультате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
–принципы использования языка, средств, методов и мо- делей дискретной математики в дисциплинах, которым её изучение должно предшествовать, а также в проблемах при- кладного характера.
Уметь:
–использовать методы дискретной математики, при изу- чении дисциплин математического, естественнонаучного и профессионального циклов.
7
Целии задачидисциплины
Владеть:
– всем арсеналом методов дискретной математики, кото- рый необходим для формирования профессиональных ком- петенций.
Форма активных методов обучения:
использование учебно-методических комплексов и ин- формационно-компьютерных образовательных технологий, включающих оценочные средства для текущего контроля ус- певаемости и промежуточной аттестации, разработанных в Московском Государственном Университете Экономики, Ста- тистики и Информатики.
Список дисциплин, знание которых необходимо для изу- чения дискретной математики:
1. Курс школьной математики.
8
Введение
Данное пособие рассчитано на читателя, впервые знако- мящегося с курсом дискретной математики.
Впособии изложены основные понятия теории множеств
иалгебры высказываний, простейшего основного раздела ма- тематической логики, сведения из теории графов, рассмотрены задачи по определению экстремальных путей на графе, что по- зволяет решить такие задачи экономического содержания, как построение самого дешевого нефтепровода, определение ско- рейшего времени завершения проекта и др.
Данное пособие не претендует на исчерпывающую пол- ноту и абсолютную строгость изложенного материала.
9
Дискретнаяматематика
Тема 1.
Множества
1.1. Операции над множествами. Мощность множеств. Отображение множеств
Под множеством понимают совокупность объектов лю- бой природы, обладающих некоторым общим свойством.
Объекты, объединенные одним общим свойством, назы- вают элементами множества и обозначают a, b, c, ... x, y, z. Множества обозначают A, B, C, ... X, Y, Z. Запись a A означа- ет, что элемент «a» принадлежит множеству А, b A означает, что элемент «b» не принадлежит множеству А.
Множество, число элементов которого конечно, называ- ют конечным и бесконечным в противном случае.
Бесконечные множества разделяются на счетные и несчет- ные. Если элементы бесконечного множества можно пронумеро- вать с помощью натурального ряда чисел, то оно называется счетныминесчетнымвпротивномслучае. Так, множествочетных чисел– счетное, множестводействительныхчисел– несчетное.
Бесконечные и счетные множества называются дискрет- ными множествами.
Дискретная математика – математика дискретных мно- жеств.
Если каждый элемент множества А есть вместе с тем эле- мент множества В, то множество А называется частью, или подмножеством множества В и обозначается А В.
Если А В и В А, то множества А и В называются равно- сильнымииобозначаютсяА=В.
Множество, не содержащее ни одного элемента, называет- ся пустым и обозначается V, . Пустое множество считают ко- нечным множествомиподмножествомлюбогомножества.
10
