- •Одеса Наука і техніка 2006
- •Розділ 1. Теорія множин і алгебраїчних систем
- •1.1. Основні поняття і завдання множин
- •1.2. Операції над множинами. Формули. Тотожності
- •1.3. Доведення тотожностей. Булева алгебра множин
- •1.4. Узагальнення операцій. Подвійність
- •Спісок літератури: Основна
- •2.1. Рівняння
- •2.2. Покриття і розбивки
- •2.3. Потужність множин. Зчисленні і континуальні множини
- •Список літератури Основна
- •3.1. Упорядковані множини
- •3.2. Графіки
- •Список літератури Основна
- •4.1. Відповідності
- •4.2. Образи і прообрази
- •4.3. Відображення і діаграми
- •Список літератури Основна
- •5.1. Основні поняття відношень
- •5.2. Множинні операції відношень
- •Список літератури Основна
- •6.1. Перестановка, ототожнення, приписування фіктивної координати
- •6.2. Згортка де Моргана, суперпозиція
- •Список літератури Основна
- •7.1. Успадковані властивості відношень
- •7.2. Спеціальні властивості відношень
- •Список літератури Основна
- •8.1. Еквівалентність
- •8.2. Порядок
- •8.3. Толерантність
- •8.4. Квазіпорядок
- •Список літератури Основна
- •9.1. Замикання відношень
- •9.2. Спеціальні функції
- •9.2.1. Підстановки
- •9.2.2. Послідовності
- •9.2.3. Функціонали
- •9.2.4. Функції, що зберігають алгебраїчні властивості
- •9.3. Операції
- •9.3.1. Загальні визначення операцій
- •9.3.2. Властивості операцій
- •Список літератури Основна
- •10.1 Композиція об'єктів
- •10.2. Внутрішній закон композиції
- •11.1 Алгебраїчні системи (моделі)
- •11.2. Групи підстановок і кільце множин
- •Розділ II. Комбінаторика
- •12.1. Вибірка елементів
- •12.2. Правило суми і добутку
- •12.3. Перестановки
- •12.4. Сполучення
- •12.5. Рекурентні співвідношення
- •12.6. Біном Ньютона
- •Список літератури Основна
- •13.1. Поліноміальні твірні функції
- •13.2. Експонентні твірні функції
- •13.3. Принцип включення і виключення
- •13.4. Розбивки
- •Список літератури Основна
- •Розділ III. Графи
- •14.1. Основні визначення
- •14.2. Способи представлення графів
- •Список літератури Основна
- •15.1. Основні визначення (продовження)
- •15.2. Зважені (відзначені) графи
- •Список літератури Основна
- •16.1. Операції над графуми
- •16.2. Властивості базових операцій над графами
- •Список літератури Основна
- •17.1. Чисельні характеристики графів
- •17.1.1. Ступінь вершин
- •17.1.2. Цикломатичне число
- •17.1.3. Хроматичне число
- •17.1.4. Множина внутрішньої стійкості
- •17.1.5. Множина зовнішньої стійкості
- •17.2. Представлення графів у пам'яті еом
- •Список літератури Основна
- •Розділ IV. Скінченні автомати
- •18.1. Абстрактний автомат
- •18.2. Способи завдання автоматів
- •18.2.1. Табличний спосіб
- •18.2.2. Графічний спосіб
- •18.3. Розширення функцій і
- •Список літератури Основна
- •19.1. Синхронні й асинхронні автомати
- •19.2. Асинхронні автомати, що тактуються
- •19.3. Перетворення автоматів Мілі і Мура
- •19.3.1. Перетворення автомата Мура в автомат Мілі
- •19.3.2. Перетворення автомата Мілі в автомат Мура
- •19.4. Сполучена модель автоматів – с-автомат
- •Список літератури Основна
- •20.1. Композиція автоматів
- •20.1.1. Рівнобіжне з'єднання
- •20.1.2. Послідовне з'єднання двох автоматів
- •20.1.3. З'єднання зі зворотним зв'язком
- •20.2. З'єднання автоматів з вихідною функцією
- •Список літератури Основна
- •21.1. Мережі автоматів
- •21.2. Еквівалентні автомати мережі
- •Список літератури Основна
- •Розділ V. Булева алгебра
- •22.1. Логічні функції
- •22.2. Булеві функції
- •22.3. Логічні формули
- •Список літератури Основна
- •23.1. Способи завдання булевих функцій
- •23.1.1. Табличний спосіб
- •23.1.2. Аналітичний спосіб Нормальні форми
- •23.1.3. Геометричний спосіб
- •23.1.4. Чисельний спосіб
- •23.2. Приведення формул булевої алгебри до досконалої форми
- •Список літератури Основна
- •24.1. Булева алгебра
- •24.2. Спрощення запису формул
- •24.3. Подвійність формул булевої алгебри
- •24.4. Булева алгебра множин
- •Список літератури Основна
- •25.1. Алгебра Жегалкіна
- •25.2. Типи булевих функцій
- •25.3. Функціональна повнота
- •25.4. Логічні (перемикальні) схеми
- •25.5. Канонічна задача синтезу логічних схем
- •Список літератури Основна
- •26.1. Графічний метод мінімізації булевих функцій
- •26.2. Табличний метод мінімізації
- •Список літератури Основна
- •27.1. Аналітичні методи мінімізації
- •27.1.1. Комплекс кубів
- •27.1.2. Постановка задачі
- •27.2. Метод Квайна
- •27.3. Алгебраїчний метод одержання мінімального покриття (алгоритм Петрика)
- •Список літератури Основна
- •28.1. Метод Квайна-МакКласкі
- •28.2. Мінімізація частково визначених функцій
- •Список літератури Основна
- •29.1 Основні визначення
- •29.2 Інтервальне представлення в матричній формі
- •29.3. Спрощення днф за матричною формою Закревського
- •30.1. Формулювання алгоритму побудови максимальних інтервалів для точки
- •30.2. Алгоритм для днф
- •30.3. Метод Блейка
- •31.1. Основні визначення
- •32.2. Використання системи булевих функцій для синтезу кс
- •31.3 Точний метод мінімізації систем булевих функцій Барті-Полянського
- •31.4. Інтуїтивний метод спрощення системи днф за матричною формою
- •32.1. Інтервальне представлення в еом
- •32.2. Основні операції над інтервальним представленням
- •33.1. Використання операцій інтервального представлення
- •33.2. Метричні властивості диз'юнктивної нормальної форми
- •34.1 Булеві рівняння
- •34.2. Булеві нерівності
- •34.3. Спільні системи нерівностей і рівнянь
- •35.1. Властивості булевой різниці
- •35.2. Методи знаходження булевой різниці
- •35.3. Подвійна булева різниця
- •35.4. Булеві похідні й диференціали
- •36.1. Висловлення предикатів
- •36.2. Логіка предикатів
- •36.3. Правила застосування кванторів
- •Список літератури Основна
- •Список літератури
- •Вступ 3
- •1. Теорія множин і алгебраїчних систем 4
- •2. Комбінаторика 65 Лекція 12. Комбінаторика. Базові методи 65
- •3. Графи 78
- •4. Скінченні автомати 101
- •5. Булева алгебра 123 Лекція 22. Булеві функції 123
Розділ 1. Теорія множин і алгебраїчних систем
Лекція 1. Основні поняття теорії множин
Вступ
Лекція має за мету навести початкові поняття з теорії множин. Розглянуто основні визначення множин та п’яти операцій, існуючі базові вісімнадцять тотожностей і засоби їх доведення. Звернено повагу до узагальнення властивостей множин та операцій і принципу подвійності.
Лекція містить чотири підрозділи:
Основні поняття і завдання множин
Операції над множинами. Формули. Тотожності
Доведення тотожностей. Булева алгебра множин
Узагальнення операцій. Подвійність
1.1. Основні поняття і завдання множин
Визначення. Під множиною розуміється об'єднання визначених, відмінних один від одного об'єктів (реальних чи уявлюваних), що називають елементами множини в їхній сутності.
Приклад. А={ 1,2,а,b} - коректно, В={ а,b,c,b} - некоректно.
Загальне позначення множин - фігурні дужки {...}, усередині яких задаються елементи множин. Конкретні множини позначаються великими літерами А, В4, Сі, ..., елементи множин позначаються рядковими латинськими літерами a, b4, сі ... .
Запис mM означає висловлення «m є елементом множини М» чи «m належить множині М». Запис mM означає заперечення висловлення mM.
Запис М1М2 означає висловлення «кожен елемент множини М1 є елементом множини М2», чи «M1 є підмножиною множини М2, а М2 – надмножиною множини М1», чи «M1 міститьться в М2».
Запис М1М2 - заперечення висловлення М1М2.
Запис М1=М2 означає висловлення «M1M2 і М2М1» чи «множини М1 і М2 рівні (еквівалентні)».
Запис М1М2 - заперечення висловлення М1М2.
Запис М1М2 еквівалентний висловленню «M1M2 і М1М2» чи «M1 є власною підмножиною множини М2». Невласні множини в цьому випадку - сама множина М2 і множина - єдина множина, що не містить елементів - порожнє М.
Можна вважати, що всі розглянуті множини є підмножинами деякого універсуму U (для цілих чисел - нескінченність).
Визначення. Множина, елементами якої є всі підмножини множини М, називається множиною підмножин, чи множиною-ступенем, чи булеаном множини М і позначається як Р(М) чи В(М).
Приклад. М={1,2,3}, P(M)={, {1}, {2}, {3}, {1,2}, {1,3}, {2,3}, {1,2,3}}.
Запис М означає число елементів множини М, Р(М)= 2М.
Завдання множин здійснюється трьома основними способами:
Приклад:Перерахування всіх елементів, що входять у множину.
Приклад. А={а1, а2, а3 }, B={1, 2, b, c}, C={аі}1 3
Завданням характеристичної властивості, що виділяє елементи даної множини серед елементів, що зазначені іншим множинам.
Приклад. N={n|n і n}, М={mM|m=n2 і n}
Описом процедури, що породжує, із зазначенням множин, що пробігають параметри цієї процедури.
Приклад. М={n2|n C ={8х1+14х2+32х3|х1, х2, х3.
З визначення рівності множин і способів завдання їх випливає, що порядок елементів у множинах несуттєвий.
Для інтерпретації множин і операцій над ними використовуються геометричні фігури - кола Ейлера і діаграми Венна (рис. 1.1.).
Рис. 1.1. Кола Ейлера
1.2. Операції над множинами. Формули. Тотожності
Нові множини породжуються в результаті застосування операцій до існуючих множин.
Об'єднанням множин М1 і М2 називається множина М12={m|m1 чи m2}.
Перетином множин М1 і М2 називається множина М12={m|m1 і m2}.
Множини М1 і М2 називаються диз'юнктними, якщо М1 2=.
Різниця множин М1 і М2 - це множина М1\М2={m|m1 і m2}.
Симетричною різницею множин М1 і М2 називається множина М1-М2= {m|m1\M2 чи mМ2\М1}.
Якщо М12, то різниця М2\М1 називається доповненням множини М1 у множині М2. Зокрема, М = U\M - доповнення множини М в універсумі чи просто доповнення множини М. Інше позначення доповнення множини - М.
Приклад. З \З \ \ .
Теорема. Будь-які дві множини А і В можуть знаходитися в одному з п'яти станів: 1)А=В; 2)АВ; 3)АВ; 4)АВ=; 5)А\В і В\А і АВ
Завдання нових множин за допомогою ідентифікаторів, операцій і дужок, тобто завдання за допомогою формул називається аналітичним.
Для операцій над множинами справедливі закони (тотожності):
; комутативність
ЗЗ; ЗC; асоціативність
CC CC
дистрибутивність
UU U U U= властивості границь
=U = доповнення
ідемпотентність
поглинання
(AC)(BC)=(AC)(BC)(AB); (AC)(BC)=(AC)(BC)(AB) Блейка-Порецького
; (=B склеювання
() деМоргана
Якщо А=U і = то A=
інволютивність
A\B=
комутативність
CC асоціативність
UUА= властивості границь
AB, якщо і тільки якщо А=B і A=A і =
A=B, якщо і тільки якщо AB=.