- •Оглавление
- •Глава 1. Алгебраические системы 17
- •Глава 2. Элементы комбинаторики 88
- •Глава 3. Основы теории графов 101
- •Глава 4. Основы математической логики 169
- •4.1.1.4. Эквивалентные преобразования формул 179
- •4.1.4. Выполнить подстановку: 247
- •Глава 5. Основы теории алгоритмов 252
- •Глава 6. Конечные автоматы 289
- •Введение
- •Глава 1. Алгебраические системы
- •1.1 Множества
- •1.1.1. Четкие множества
- •1.1.2. Нечеткие множества
- •1.2. Соответствия, отображения и функции
- •1.2.1. Четкие отображения и функции
- •1.2.2. Нечеткие отображения
- •1.3. Отношение
- •1.3.1. Четкие отношения
- •1.3.2. Нечеткое отношение
- •1.4. Элементы общей алгебры
- •1.5. Булева алгебра
- •1.5.1. Булевы операции
- •1.5.2. Законы булевой алгебры
- •1.5.3. Формула булевой функции
- •1.5.4. Описание булевой функции
- •1.5.5. Суперпозиция булевых функций
- •1.5.6. Свойства булевых функций
- •1.5.6.1. Самодвойственные булевы функции
- •1.5.6.2. Монотонные булевы функции
- •1.5.6.3. Линейные булевы функции
- •1.5.6.4. Функции, сохраняющие “0”
- •1.5.6.5. Функции, сохраняющие “1”
- •1.5.6.6. Функционально полные системы
- •1.5.7. Разложение булевых функции
- •1.5.7.1. Днф булевой функции
- •1.5.7.2. Кнф булевой функции
- •Алгоритм преобразования формулы к скнф:
- •1.5.8. Минимизация булевых функций.
- •1.5.8.1.Минимизация днф булевой функции
- •1.5.8.2. Минимизация кнф булевой функции
- •1.6. Алгебра четких множеств
- •1.6.1. Операции над множествами
- •1.6.2. Законы алгебры множеств
- •1.6.3. Эквивалентные преобразования формул
- •1.6.4. Композиция отображений и отношений
- •1.6.5. Поиск неизвестного множества
- •1.7. Алгебра нечетких множеств
- •1.7.1. Операции над нечеткими множествами
- •1.7.2. Композиция нечетких отображений
- •1.7.3. Композиция нечетких отношений
- •1.7.4. Свойства нечетких отношений
- •Вопросы и задачи
- •Глава 2. Элементы комбинаторики
- •2.1. Размещение из n элементов по k
- •2.2. Перестановка элементов
- •2.3 Сочетание из n элементов по k
- •2.4. Разбиение множества
- •2. 5 Правила комбинаторики
- •Вопросы и задачи
- •Глава 3. Основы теории графов
- •3.1. Граф и его характеристики
- •3.2. Описание графа
- •3. 3. Числа графа
- •3.4. Операции над графами
- •3.4.1. Унарные операции
- •3.4.1.1 Поиск дополнительного графа
- •3.4.1.2. Введение и удаление вершин графа
- •3.4.1.3. Стягивание вершин графа
- •3.4.1.4. Введение и удаление ребер графа
- •3.4.1.5. Поиск плотности и неплотности графа
- •3.4.1.6. Поиск числа компонент связности графа
- •3.4.1.7. Поиск устойчивости графа
- •3.4.1.8. Поиск цикломатического числа графа
- •3.4.1.9. Поиск хроматического числа графа
- •3.4.2. Бинарные операции
- •3.4.2.1. Объединение графов
- •3.4.2.2. Пересечение графов
- •3.4.2.3. Композиция графов
- •3.4.2.4. Соединение графов
- •3.4.2.5. Прямое произведение графов
- •3.4.2.6. Изоморфизм графов
- •3.5. Некоторые алгоритмы на графах
- •3.5.1. Построение покрывающего остова
- •3.5.2. Построение остова минимального веса
- •3.5.3. Поиск кратчайших путей в сети.
- •3.5.4. Поиск максимального потока в сети
- •3.5.5. Метод критического пути в управлении
- •3.6. Нечеткие графы
- •Вопросы и задачи
- •Глава 4. Основы математической логики
- •4.1. Логика высказываний
- •4.1.1. Алгебра высказываний
- •4.1.1.1. Логические операции
- •4.1.1.2. Правила записи сложных формул.
- •4.1.1.3. Законы алгебры высказываний
- •4.1.1.4. Эквивалентные преобразования формул
- •4.1.1.5. Нормальные формы формул
- •4.1.2. Исчисление высказываний
- •4.1.2.1. Интерпретация формул
- •4.1.2.2. Аксиомы и правила введения и удаления логических связок
- •4.1.2.3. Метод дедуктивного вывода
- •4.1.2.4. Принцип резолюции
- •4. 2. Логика предикатов
- •4.2.1. Алгебра предикатов
- •4.2.1.1. Законы алгебры предикатов
- •4.2.1.2. Предваренная нормальная форма формулы
- •4.2.1.3 Сколемовская стандартная форма формулы
- •4. 2. 2. Исчисление предикатов
- •4.2.2.1. Правила подстановки
- •4.2.2.2. Правила введения и удаления кванторов
- •4.2.2.3. Правила заключения
- •4.2.2.4. Метод дедуктивного вывода
- •4.2.2.5. Принцип резолюции
- •4.2.2.6. Логическое программирование
- •4.3. Логика реляционная
- •4.3.1 Реляционная алгебра
- •4.3.1.1. Унарные операции
- •4.3.1.2. Бинарные операции
- •4.3.1.3. Правила реляционной алгебры
- •4.3.2. Реляционное исчисление
- •4.3.3. Языки реляционной логики
- •4.4. Нечеткая логика
- •4.4.1. Нечеткое исчисление
- •4.4.2. Экспертные системы
- •Вопросы и задачи
- •Глава 5. Основы теории алгоритмов
- •5.1. Рекурсивные функции
- •5.1.1. Базовые функции
- •5.1.2. Элементарные операции
- •5.2. Машина Тьюринга
- •5.2.1. Описание машины Тьюринга
- •5.2.2. Примеры машин Тьюринга
- •5.2.3. Композиция машин Тьюринга
- •5.3. Нормальные алгоритмы Маркова
- •5.4 Сложность вычислений
- •Вопросы и задачи
- •Глава 6. Конечные автоматы
- •6.1. Абстрактный автомат
- •6.1.1. Типы конечных автоматов
- •6.1.2. Описание автоматов
- •6.1.3. Автоматное моделирование алгоритмов
- •6.1.3.1. Автомат Мили - модель управляющего автомата
- •6.1.3.2. Автомат Мура - модель управляющего автомата
- •6.1.3.3. Микропрограммный автомат
- •6.1.4. Эквивалентность автоматов
- •6.1.5. Эквивалентность внутренних состояний автомата
- •6.1.5.1. Детерминированный автомат
- •6.1.5.2. Недетерминированный автомат
- •6.2. Структурный автомат
- •6.2.1. Произведение автоматов
- •6.2.1.1. Последовательное соединение автоматов
- •6.2.1.2. Параллельное соединение автоматов
- •Обратная связь автоматов
- •6.2.3. Сумма автоматов
- •6.2.4. Структурный автомат и кодирование
- •6.3. Логическое проектирование автоматов
- •6.3.1. Кодирование алфавитов автомата
- •6.3.2. Автоматы без “памяти”.
- •6.3.2.1. Формирование оператора
- •6.3.2.2. Формирование системы операторов
- •Логическая схема комбинационного автомата
- •6.3.3. Автоматы с “памятью”
- •6.3.3.1. Формирование оператора
- •6.3.3.2. Формирование оператора
- •.3.3.3. Логическая схема автомата с “памятью”
- •Вопросы и задачи
- •Литература
- •Предметный указатель
Вопросы и задачи
1.1.1. Верны ли выражения:
а) {1, 2}{{1, 2, 3}, {1, 3}, 1, 2};
b) {{1, 2}, {2, 3}}={1, 2, 3};
c) {1, 2}{{1, 2, 3}, {1, 3}, 1, 2};
d) если АВ и ВС, то АС;
e) если А, то А=;
f) если UA, то U=A;
g) ={}.
1.1.2. Перечислите элементы множеств
а) Х={х| Р(х):-(х2-7х+6=0)};
b) Х={х| Р(х):-(х2-1=0)}.
1.1.3. Верно ли, что А=В, если
а) А={2, 5, 4}, B={5, 4, 2};
b) A={1, 2, 4, 2}, B={1, 4, 2};
c) A={2, 4, 5}, В={2, 4, 3};
1.2.1. Даны множества X={1, 2, 3, 4, 5, 6}, Y={2, 4, 6} и элементы прямого произведения {(1, 2), (2, 2), (2, 4), (3, 4), (4, 4), (5, 2)}(XY). Что это: соответствие или отображение? Укажите области отправления и прибытия, определения и значений.
1.2.2. Найти область определения и значения для отображения
а) h={(x, y)|P(x, y):-” х делит y без остатка”; x, y{1, 2,..10}};
b) h={(x, y)|P(x, y):-“наименьшее значение x для условия 2x3y при знчениях x, y{1, 2,..10}}.
1.2.3. Пусть Х - множество всех прямых на плоскости. Являются ли эквивалентными отношение параллельности и отношение перпендикулярности прямых?
1.3.1. Какими свойствами обладают отношения r1, r2, r3:
r1 |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
|
r2 |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
|
r3 |
x1 |
x2 |
r3 |
r4 |
x1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
x1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
x1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
x2 |
0 |
1 |
1 |
1 |
; |
x2 |
1 |
0 |
1 |
0 |
; |
x2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
x3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
x3 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
x3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
x4 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
x4 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
x4 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1.5.1 Найти по таблице 1.15 алгебраическое выражение для функции:
f=f8(f1(x1;x2);f4(x1;x2));
f=f12(f11(f12(x1;x2);f4(x1;x2)));
f=f12(f11(f12(x1;x2);f4(x1;x2))).
Выполнить эквивалентные преобразования формул:
(x1®x2)«(x1®x3);
x1Å(x2®x3);
(x1Åx2)®(x1Åx3).
Верны ли записи формул:
x1Åx2(x3®x4®)Úx1);
(x1 ×x2Ú¯x3)Åx2;
x1 ×((x2¯ x3½)®x3.
Построить таблицы функций, заданных формулами:
F=(x1®x2)Å(x2®x3)Å(x3®x1);
F=x1®(ùx3«(x2Åx1×x3));
F=(((x1½x2)¯x3)½x2)¯x3.
Преобразовать формулы к виду СДНФ и СКНФ:
F=(x1Úx2×`x3)×(x1Úx2);
F=((x1®x2×x3)×(x2×x4Åx3)®x1×`x4)Ú`x1);
F=(x1Úx2×`x3×x4)×((`x2Úx4)®x1×`x3×`x4)Úx2×x3)Ú(`x1Ú`x4).
1.5.6 Самодвойственны ли функции:
f(x1; x2; x3)=ù((x1«x2 )®x1×x3)®(x2®x3);
f(x1; x2; x3)=x1Å x2Å x3Å x1×x2Å x1×x3Å x2×x3Å x1×x2×x3;
f(x1; x2; x3)=(x1¯x2)®(x1Åx3).
Какие функции являются монотонными:
f(x1; x2)=(x1®(x1®x2));
f(x1; x2)=(x1®(x2®x1));
f(x1; x2)=x1×x2×(x1Å x2).
1.5.8 Линейны ли функции:
f(x1; x2; x3)=(x1×x2Ú`x1×`x2)Åx3;
f(x1; x2)=x1×x2×(x1Å x2);
f(x1; x2; x3)=(x1®x2)×(x2®x1)«x3.
1.6.1. Приняв множество первых 20 чисел в качестве универсального множества, записать следующие подмножества: А - множество четных чисел, В - множество нечетных чисел, С - множество квадратов чисел, D - множество простых чисел.
Выполните операции (АВ), (АВ), (АС), (АD), (C\A), (C\D). Почему (AB)=, (AC), (AB)\C=?
1.6.2. Докажите тождества:
а) (AB)=(AB);
b) A(AB)=A;
c) (A \ (A \ B)=AB);
d) (AB)(CD)=(AC)(BC)(AD)(BD);
e)(AB) \ (AC)=(AB) \ C;
f)A \ (BC)=(A\ B)(A \ C).
1.6.3. Для отображений, заданных таблицами, выполнить операции объединения, пересечения, разности и симметрической разности.
-
h1
y
x1
x2
x3
h2
y
x1
x2
x3
а
1
c
3
a
3
c
1
b
2
b
2
b
2
b
2
с
3
a
1
c
1
a
3
d
1
c
1
d
1
c
1
1.6.4. Выполнить операцию композиции отображений h1 и h2.
-
h1
y
x1
x2
x3
h2
z
y
2
a
b
c
3
2
4
b
c
a
5
6
6
c
a
b
7
4
1.6.5. Для отношений, заданных таблицами, выполнить операции объединения, пересечения, разности и симметрической разности.
-
r1
x1
x2
x3
x4
r2
x1
x2
x3
x4
x1
1
0
0
1
x1
0
1
0
1
x2
0
1
1
0
x2
1
0
1
0
x3
0
1
1
0
x3
0
1
0
1
x4
1
0
0
1
x4
1
0
1
0
1.6.6. Выполнить операцию композиции для отношений
-
r1
x1
x2
x3
x4
r2
x2
x4
x6
x8
x1
0
0
1
1
x2
1
0
1
0
x2
1
0
1
0
x4
0
1
0
1
x3
1
1
0
0
x6
1
0
1
0
x4
1
0
1
0
x8
0
1
0
1
1.6.7. Решить системы уравнений
а ) (A\X)=B;
(X\A)=C, где BA, AC=.
b ) (AX)=B;
(AX)=C, где BAC.
1.7.1. Пусть U={x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7}, A’={0,3/x1; 0,8/x3; 0,4/x6} и B’={0,9/x1; 0,2/x2; 0,4/x3; 0,5/x5}. Найти (A’B’), (A’B’), A, B, (A’\B’), (B’\A’), (А’В’).
1.7.2. Даны A’={0,3/x1, 0,8/x2} и B’={0,7/y1, 0,3/y2, 0,9/y3). Найти (A’B’).
1.7.3. Даны нечеткое множество A’={0,3/x1, 0,2/x2, 0,6/x3, 0,7/x4} и нечеткое отображение h’={0,4/(x1, y1), 0,3/(x2, y1), 0,3/(x3, y2), 0,8/(x4, y2)}. Найти нечеткое множество B’, как образ A’ по отображению h’.
1.7.4. Даны нечеткие отношения r’1 и r’2. Определить степени рефлексивности, антирефлексивности, симметричности, антисимметричности и транзитивности.
r’1 |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
|
r’2 |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
x1 |
0,1 |
1,0 |
0,2 |
0,3 |
|
x1 |
0,9 |
0 |
0,8 |
1,0 |
x2 |
0,5 |
1,0 |
0 |
0 |
|
x2 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
x3 |
0,4 |
0,9 |
0 |
1,0 |
|
x3 |
0,6 |
1,0 |
1,0 |
0,3 |
x4 |
0 |
0,8 |
0,1 |
1,0 |
|
x4 |
1,0 |
0,7 |
1,0 |
0 |