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

Методичка (дискретка)

.pdf
Скачиваний:
139
Добавлен:
17.03.2016
Размер:
1.6 Mб
Скачать

B3

1. На множині студентів бінарного відношення.

S

навести приклади повного та порожнього

2.На

xR y

множині

A

x y 1. Задати

{1, 2, 3, 4, 5}

побудувати

його різними способами.

відношення

R

:

3.Задати відношення

a)x P y x2 y2

P

;

R R координатним

b)

x P y (x

2

 

способом:

y

2

1

та

 

x

0

).

4. Нехай

на множинах

A {a, b, c, d}

відношення

R1 { a,4 , a,5 , b, 2 , b,

і R2 { a, 1 , a, 3 , a, 5 , b, 1 , b,3

Побудувати R R ,

R R ,

R \ R ,

R

,

1

2

1

2

2

1

2

 

та

B {1, 2, 3, 4, 5}

задано

3 ,

c,1 , d,2 ,

d, 3 }

, d, 3 , d,4 , d,5 }.

R1 1 .

5. Нехай батьком y}

на

множині людей

та

D { x, y | x

є

L задані такі донькою y}

відношення F

. Описати такі

{ x, y | x є

відношення:

F * F,

F * D,

D * F,

D * F

1

,

 

F

1

* D

1

 

 

.

6. Відношення якщо:

a)

A {1},

b)

A {1, 5},

R

задане

R{ 1,1 } R { 1, 5

на множині

;

};

A

, вказати

його властивості,

c)

A

d)

A

{3, 5},

{3, 5},

R { 3, 5 , R { 3, 5 ,

5, 5,

3 3

,}

3, 3 ,

;

5, 5

}

;

e)

A {a, b, c},

7. З’ясувати, які натуральних чисел:

a) n Rm n

R { a, c ,

a, b }.

властивості мають відношення, задані на множині

та m взаємно прості;

b)

n

c)

n

d)

n

Rm R m R m

 

n n n

є дільником

m

;

2

 

m

.

2

 

m

;

8.Навести приклад відношень, кожне з яких є

a)рефлексивним, симетричним, не транзитивним;

b)не рефлексивним, не симетричним, транзитивним;

c)рефлексивним, антисиметричним, не транзитивним.

9. Довести, на множині M

що

N2

відношення a, b R c, d a d b c , задане , є відношенням еквівалентності.

10.Чи буде відношенням еквівалентності відношення подібності на множині трикутників?

21

11.Нехай

M

– множина прямих. З’ясувати,

чи будуть наступні

відношення відношеннями еквівалентності:

 

a)

пряма x перетинається з прямою y ;

 

b)

пряма x лежить в одній площині з прямою

y ;

c)

пряма x перетинає ті ж самі площини, що і пряма y .

12.Нехай на множині

A

задано відношення

відношенням еквівалентності, якщо: a) A Z, xRy x y 0;

R

. З’ясувати, чи буде

R

b)

A

{ 10, 9, ..., 0,1, ...,10},

2

2

;

xR y x

y

c)

A { 10, 9, ..., 0,1, ...,10},

xR y x3 y3 ;

d)

A {1, 2, ..., 10},

xRy x y 0.

Для кожного відношення еквівалентності побудувати класи еквівалентності..

13.Знайти класи еквівалентності для відношень, заданих на Z :

a)

xRy x y;

b) xRy

| x | | y |;

c) xR y

(x

14.Класифікувати відношення, задані на множині

A :

 

 

a)

A {a, b, c, d, e, f },

R iA { d, e , b, c ,

e, f ,

 

a, c , d, f };

 

 

 

 

 

 

b)

A {2, 3, 5, 7,14,15, 21}, xRy

x ділить

y .

 

 

y) 5.a,b ,

Побудувати матриці відношень та діаграми Хаасе. Вказати мінімальний, максимальний, найбільший та найменший елементи.

15.Нехай

M

{a,

b}

. Скільки відношень часткового порядку можна

побудувати на цій множині? Вказати їх.

16.З’ясувати, чи будуть наведені відношення відношеннями порядку:

a)

R

Z

,

2

 

xR y x y;

b)

A

{ 5, 3, 2, 0,1, 3, 4, 5, 6},

2

,

xS y | x | | y |;

S A

c)

A {2, 3, 4, 5, 6,11,12,13},

2

,

xS y

 

S A

остачею 1.

Вказати тип впорядкованості у випадках, Побудувати діаграми Хаасе.

x

ділиться на

y

з

коли це можливо.

17.Опишіть симетричні відношення, які є відношеннями часткового порядку.

18.Довести, що перетин двох симетричних відношень є симетричним.

19.Нехай

R1

та

R2

– іррефлексивні відношення. Чи завжди буде

добуток таких відношень іррефлексивним? Навести приклади.

22

20.Нехай

R ,

R1

та R2 – бінарні відношення,

Довести:

 

 

 

 

 

 

a)

(R * R1 ) *R2 R * (R1 * R2 )

;

b)

(R1 R2 ) * R R1 * R R2 * R ;

c)

 

1

(R

1

 

(R )

 

) .

 

21.Чи кожна підмножина T

множини A B

відображення

f

: A B ?

 

задані на множині

A .

є графіком певного

22.На множинах

A {a, b, c, d, e} і B {1, 2, 3, 4, 5}

задано відношення:

R1 { a, 2 , a,5 , b, 1 , b,5 , c, 2 , d ,3 , d ,5 }; R2 { a,3 , b, 2 , c,3 , e,3 };

R3 { a, 2 ,

b,3 , c, 4 , d ,1 ,

e,5 };

R4 { a, 2 , a,3 , b, 1 , c, 4 , c,5 , d ,1 , e,2 , e, 4 };

R5 { a, 4 ,

b,3 , c, 5 , d , 2 ,

e,1 } .

Які з них:

a) всюди визначені; b)

функціональні; c) ін’єктивні;

d) сюр’єктивні;

e)

бієктивні (взаємно однозначні)?

23.Чи є відношення

a)

f {

b)

f {

c)

f {

d)

f {

e)

f {

f)

f {

x, x, x, x, x, x,

y [0,1] R |

 

 

 

2

};

 

 

y x

 

 

 

y [0,1] [0,1]

 

 

 

 

 

2

}

;

| y x

y [0,1] [ 1,1]

| x

2

 

y

2

 

 

 

y [ 1, 1] [0, 1]

| x

2

y

2

 

 

 

 

y N N | x y 3};

 

 

 

y N N | y x 3}

;

 

 

 

1};

1};

g)

f

{ x, y [0, 1] [0, 1]

|

y

1

x

2

 

}

.

відображеннями? Вказати їх властивості.

24.Що можна сказати про множини відображення A B є: а) сюр’єкцією;

A та B , коли відомо, що кожне b) ін’єкцією; c) бієкцією?

X

та

25.Навести

приклад

множини

Y ,

що еквівалентна множині

{1, 2, 3, 4, 5}

. Скільки взаємно однозначних відображень існує між

X

Y ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26.Чи є зліченною множина A {2, 4, 8, , 2

n

, }?

 

 

 

27.Чи будуть множини A і B еквівалентними, якщо:

 

 

 

1

 

3

 

 

 

 

 

 

a) A (0, 1), B

 

,

 

;

b)

A [0,1], B [a,b] ?

 

 

 

 

 

 

4

 

4

 

 

 

 

 

 

23

28.Довести, що декартів добуток зліченна.

29.Чи є зліченною множина

A {0,

двох

1, 4,

зліченних множин є множина

9, }?

 

 

 

С3

1.

Множина A

складається з

n елементів. Скільки різних бінарних

відношень можна побудувати на цій множині? Скільки буде серед них:

 

a) рефлексивних відношень;

b) симетричних відношень?

2.

Визначити,

чи будуть

вказані відношення відношеннями

еквівалентності:

 

 

a)

b)

c)

d)

S S T A

  

R

2

,

 

R

2

,

 

R

2

 

 

 

{5, 8,

xS y

xS y

R

2

,

 

9,12,

x y Z ;

 

 

 

 

 

 

 

y | x |;

, y

 

) x

 

x

 

( x

, x

T y

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

1

 

2

 

1

 

2

13,16,18,19, 20},

 

 

2

, xS y

 

S A

y2 1

| x

y|

y

2

;

2

4 .

Для відношень еквівалентності задати класи еквівалентності.

3.Чи можна стверджувати, що об’єднання двох відношень еквівалентності теж буде еквівалентністю? Відповідь обґрунтувати.

4.Побудувати відношення часткового порядку на множині трикутників.

5. Якщо R – відношення часткового порядку, то часткового порядку. Довести.

R

1

 

теж відношення

6. Нехай

R A

,

x y x

2

 

 

ділиться на

y

. Вказати мінімальний,

максимальний,

a)

A {1,

найменший,

2, 3, 4, 5, 6};

найбільший

b)

A {1,

елементи, якщо:

2, 3, }; c)

A

{2, 3,

4,

}

.

7. Нехай M

– сукупність непорожніх власних підмножин множини

A {1, 2, 3, 4, 5},

впорядкована відношенням включення. Вказати

мінімальний, максимальний, найменший, найбільший елементи.

8. Нехай на множині

R i

A

{ a, c ,

b, c ,

b, d

 

 

 

 

для якого R Q . Скільки існує

,

A {a, b, c, d}

задано

відношення

a,b }. Знайти

лінійний

порядок

Q

,

 

 

 

 

 

таких лінійних порядків?

9.

Нехай R

а) iA * R

і Q

R ;

– бінарні відношення, задані на множині

b)

(R * Q)

1

Q

1

* R

1

.

 

 

 

A

. Довести:

10.Довести, що R – симетричне відношення тоді і тільки тоді, коли

R R 1 .

24

11.Довести,

R R 1 iA ,

12.Якщо

R

Довести.

 

що

R

– антисиметричне відношення тоді і тільки тоді,

R A2 .

– відношення еквівалентності, то

R R

1

та

R

 

коли

R

.

2

 

13.Нехай R1 та R2 – відношення еквівалентності. Довести, що відношення еквівалентності тоді і тільки тоді, коли R1 * R2 R2 *

R

* R

2

1

 

R1 .

 

 

14.Нехай відображень

| A| n,

f : A

| B | m. Скільки можна побудувати різних

B?

f

:

15.Нехай

A B?

|

A| |

B |

n

. Скільки можна побудувати різних

бієкцій

16.На множинах

відношення

R

1

є:

 

 

 

c) ін’єктивним;

 

d)

A

та

B

задано відношення

R . За яких умов

 

a)

всюди визначеним;

b) функціональним;

сюр’єктивним; e) бієктивним?

4. Алгебраїчні структури

Приклади розв’язання типових задач

Задача 1. З’ясувати, чи є алгебраїчними операціями додавання та

скалярний

добуток

двох векторів, заданих на

множині M

векторів

площини.

 

 

 

 

Розв’язання. Додавання двох векторів площини є бінарною

операцією,

оскільки для довільних векторів a , b M можна однозначно

побудувати

вектор

c a b M . Скалярний

добуток двох

векторів

площини не є бінарною операцією в множині M

, бо скалярний добуток є

число, а не вектор, і, отже, не є елементом множини M .

 

Задача 2. З’ясувати, чи буде алгебраїчною операцією знаходження спільного дільника натуральних чисел m і n в множині N .

Розв’язання. Для будь-яких натуральних чисел можна знайти їх спільний дільник, але результат цієї дії може бути неоднозначним: числа

m і

n

можуть мати кілька спільних дільників. Отже, знаходження

спільного дільника двох натуральних чисел не є алгебраїчною операцією.

Задача 3.

З’ясувати, чи будуть алгебрами структури:

a) G1 ({1, 1}, );

b) G2 ({ 1, 0,1}, ) . Знайти підалгебри.

25

Розв’язання. Структура

G1

є алгеброю, оскільки множення є

алгебраїчною операцією на множині {1, 1}:

1 1 1,

1 ( 1) ( 1) 1 1,

( 1) ( 1) 1. Підалгеброю буде структура G ({1}, ) ,

оскільки {1} {1, 1}

і множина {1}є замкненою відносно операції множення.

Структура G2 не є алгеброю, оскільки додавання не є алгебраїчною

операцією на множині { 1, 0,1}:

( 1) ( 1) 2 { 1, 0,1}.

Задача 4. Нехай задано алгебру

 

, { ,

G (R

1

 

1,

1})

, носієм якої є

множина додатніх дійсних чисел

R

 

, з бінарною операцією множення,

 

 

 

 

унарною операцією знаходження оберненого елемента і нульарною операцією 1 та алгебру того ж типу G2 (R, { , , 0}) . Довести, що

відображення lg : R R є ізоморфізмом.

G1

та

Розв’язання. Доведемо, що відображення lg є

гомоморфізмом алгебр

G2 . Для кожної з заданих операцій маємо:

lg (r1 r2 ) lg r1 lg r2 ;

lg (r

1

) lg r

 

;

lg (1)

0

. Кожна з цих рівностей вірна для

будь-яких

r, r1, r2 R

 

за властивістю логарифмів.

 

взаємно однозначним. Нехай r1 r2

, але

Доведемо, що відображення lg r1 lg r2 . Тоді

lg

є

 

lg r

lg r

0

 

lg

r

0

 

r

1

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

r

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

Отримали протиріччя. Отже, відображення

lg

алгебр G1

та G2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r1

r2 .

є ізоморфізмом

Задача 5. Класифікувати алгебри:

a)

G1

(M n n , ) , де

M n n

множина квадратних

розмірності

n 2;

 

 

b)G2 ({1, 1}, ) .

Розв’язання. Алгебра

G1

– некомутативний моноїд,

матриць

оскільки

множина квадратних матриць

M n n

є замкненою відносно множення;

множення матриць є асоціативною операцією. Нейтральним елементом є

одинична матриця I : для

довільної матриці

A

виконується

рівність

A I I A A . Ця алгебра не є групою, оскільки обернені існують лише

для невироджених матриць.

G2 . Множина

 

є

замкненою

відносно

Розглянемо алгебру

{1, 1}

 

 

 

 

 

множення (див. задачу 3), ця операція асоціативна і комутативна, як множення дійсних чисел. Елемент 1 є нейтральним, для кожного елемента

існує обернений: 1 1 1, ( 1) 1 1. Отже, G2 – абелева група.

26

A4

1. Чи будуть алгебраїчними множення та ділення, задані на: a)

операціями додавання, віднімання,

N ; b) Z ?

2. Нехай

R

 

{x | x R, x

 

визначити їх властивості, якщо:

a)

a b

a b

;

2

 

 

 

b) a b a b 1;

0}.

Вказати алгебраїчні операції та

с)

a b max (a,b) ;

d)

a b log b a .

3. Нехай

G

(N,

)

. Знайти замикання множин

B {3},

C

{3,

4}

.

4. Скласти таблицю для закону композиції поворотів площини квадрата навколо його центру, при яких квадрат суміщається сам з собою.

5. Побудувати декілька підалгебр алгебри

G (N, ) .

з’ясувати, чи буде підалгеброю G1 G2 та

G1 G2 , де

підалгебри.

 

На прикладах

G1, G2

– деякі

6. Вказати систему твірних для алгебр:

a)

G1

(N,

)

; b)

G2

(Z,

)

.

7. З’ясувати, чи буде відображення f гомоморфізмом алгебр якщо:

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

a)

G1 (N, ),

G2

 

 

, n N , ,

 

f (n)

 

;

 

n

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

b)

G (Z,

),

 

G

2

(N,

),

f (z)

 

z

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

G1 ({2

k

,

k Z}, ),

G2

(Z, ),

 

f (2

k

) k .

 

 

 

G1

та

G2

,

8. Класифікувати тип алгебр:

a) G1 (N, ) ;

с) G3 (N, ) ;

b) G2 (Z, ) ;

d) G4 (Q \ {0},

)

;

e) G5 f) G6

(Q

(N

\ {0}, ) ;

{0}, )

.

9.Чи

xy x

y

буде

xy

абелевою групою алгебра

.

G (R \ { 1},

)

,

де

10.Класифікувати тип алгебр:

a) множина цілих чисел, кратних m ( m 1), з та множенням;

b)множина квадратних матриць розмірності додавання та множення;

операціями додавання n ( n 1) з операціями

c)множина многочленів від однієї змінної скінченного степеня з дійсними коефіцієнтами з операціями додавання та множення;

d)множина раціональних чисел с операціями додавання та множення.

27

11.З’ясувати тип алгебри, носієм якої є множина додавання та множення задані таким чином:

(a, b) (c, d) (a c, b d),

(a, b) (c, d) (a c,

Z

2

 

b d

)

і операції

.

Знайти елементи, які мають обернені відносно множення.

12.Побудувати булеву алгебру на множині

A {1, 2, 3, 4}.

 

B4

 

1.

Чи будуть алгебраїчними операціями додавання, віднімання,

множення та ділення, задані на: a) Q ; b) R ; c) R \ {0} ; d) {1};

e) {0, 1}?

2.

З’ясувати, чи будуть алгебраїчними операціями додавання,

віднімання, множення та ділення, задані на множині M {1, 1,

i, i}, де

i

2

 

1

.

3. З’ясувати, чи будуть алгебрами структури:

a)

G1 ({2n 1 | n N}, { , , !}) ;

с) G3

 

 

, ),

2

;

 

b) G2 (R

a b ab

 

(R

 

, ),

 

a b | a

b

|

.

4. З’ясувати, чи задані на N :

a) a b 2 a b ;

будуть асоціативними

b)

a b a

2

b

2

 

 

та

;

комутативними операції,

c)

a b a .

5. Вказати систему твірних для алгебри

твірних множина векторів

b1 (1,1),

b2

G (Z (1, 1),

2

, )

 

 

b

 

 

3

 

. Чи буде системою

(4,1) ?

6. Побудувати декілька підалгебр алгебри носієм підалгебри бути скінченна множина?

G (Z,

{ ,

})

. Чи може

7. Нехай алгебри G

A {a, b, c, d},

(B(A), { , }).

B(A)

– булеан

A

. Побудувати дві підалгебри

8. З’ясувати, чи буде відображення f гомоморфізмом алгебр G1

та G2 ,

якщо:

 

 

 

 

 

 

a)

G1 (Z, ),

G2 (Z, ),

f (n) n ;

 

 

b)

G1 (Z, ),

G2 (Z, ),

f (z) z ;

 

 

c)

G1 (B(A), { , }),

G2 (B(A), { , }),

f (X ) X , де

A

 

скінченна множина,

B( A) – її булеан.

 

 

9. Нехай G1 порядку ( n 2), гомоморфізмами,

M n n , , де

G2 R, .

якщо: a) h1

M n n – множина

квадратних матриць

З’ясувати,

які

з

відображень

h1, h2 ,

(a) det a;

b)

h2 (a) a11; c)

h3 (a)

n -го

h3 є

1.

28

10.З’ясувати тип алгебри:

a)

G1

({2k,

k Z},

) ;

b) G2

({1, 2, 3}, ) ;

 

c)

G3

(Q, )

;

 

d) G4 (N, ),

a b 1

;

e) G5

({1, 1, i, i}, ) , де

f) G6

({ 1, 0,1}, ) .

 

i

2

1;

 

11.Чи буде

x y xy x y

абелевою групою алгебра

2.

G ({x | x R,

x 1},

)

, де

12.Скласти таблицю для закону композиції на множині рухів та відображень ромба, які суміщають ромб сам з собою. Побудувати алгебру, визначити її тип.

13.Задати множину підстановок множини M {1, 2, 3}. Побудувати алгебру, визначити її тип, виписати всі її підалебри.

14.Класифікувати тип алгебр:

a)множина цілих чисел з операціями додавання та множенням;

b)множина комплексних чисел з операціями додавання та множення.

15.Чи утворює кільце відносно операції додавання та множення множина всіх дробів із знаменником 7?

16.Нехай задана множина матриць виду

Визначити тип алгебри G (M,{ , }) .

M

a

 

 

 

 

 

 

b

3b a

 

, де

a, b Z .

17.З’ясувати, чи буде булевою алгеброю

G

({a, b}, { , , ,

a,

b})

, де

 

a

b

 

 

a

b

 

 

a

b

 

 

 

 

 

 

 

 

a

a

b

 

a

a

a

 

 

 

 

 

 

b

a

b

b

a

 

b

a

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C4

1. Нехай G M 2 2 , , де M порядку, елементами яких є цілі

2 2 – множина квадратних матриць другого числа. Нехай

1

1

2

0

1

0

A

 

,

B

 

 

,

C

 

 

.

 

0

 

 

0

0

 

 

0

2

 

 

1

 

 

 

 

Знайти замикання A ,

A B ,

B C .

 

 

 

29

2. Нехай G M 2 2 , { , } , де M 2 2 – множина квадратних матриць другого порядку, елементами яких є цілі числа. Довести, що множина

S

 

0

1

 

 

0

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

 

 

 

0

0

є системою твірних алгебри

G.

3. Нехай задана наступним чином

алгебра G ({a, b, c}, ),

де операція визначена

a a a,

a b b a c,

b b b,

c b b c a,

c c c,

a c c a b. Вказати підалгебри G , з’ясувати, чи існують під-

алгебри

G з двохелементним носієм. Чи буде алгебра G півгрупою?

4. З’ясувати тип алгебри G (V , ) , де V – множина векторів у трьохвимірному просторі, а операція – це векторний добуток.

5. Нехай B( A) – булеан скінченної множини

a) G1 (B(A), ) ;

 

с) G3

b) G2 (B( A), )

;

d) G4

A . З’ясувати тип алгебри:

(B(A), ) ;

(B( A), { , }) .

6. Нехай T {t1, щоб алгебра G (T , a) групоїдом;

t2)

, t3}. Задати операцію на множині

T

таким чином,

була:

b) півгрупою; c) моноїдом; d) групою.

7. З‘ясувати, чи будуть групами наступні множини функцій з операцією суперпозиції:

a

2

 

a) F { f1 ,

f2 ,

 

f3 , f4},

де

f1 (x) x,

 

 

f

 

 

(x)

1

;

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) G {g1 , g2 , g3 , g4},

де g1 (x) x,

g2

 

 

g

4 (x)

x 1

.

 

 

 

 

 

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Нехай задана множина матриць виду

M

b

2

0

. Визначити тип алгебри G (M,{ , }) .

 

f

2

(

 

 

(x)

ab

x) x,

x1,

x1

3b

 

 

,

 

 

a

 

f

 

(x)

1

,

3

x

 

 

 

 

 

 

 

g3 (x) 1x ,

де a, b Q ,

9.

З’ясувати тип алгебри: G (Zn , { , }) , де Zn – класи лишків за

модулем n , і

– додавання та множення за модулем n відповідно,

якщо:

a) n 3;

b) n 4.

30