集合论讲义与图论
集合论与图论第八章
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8.1 顶点连通度和边连通度
若m≤(G),则
1 1 (m (G ) (G )) m(m 1) 2 2
这是不可能的,所以若(G)≤m,于是
8
8.1 顶点连通度和边连通度
பைடு நூலகம்
定理8.1.2 对任何正整数a,b,c,0<a≤b≤c, 存在一个图G使得 (G)=a,(G)=b,(G)=c。
如果a=b=c,则图G=Ka+1就是所要求的图。
9
8.1 顶点连通度和边连通度
如果a=b<c,则所要求的图G的图解如下:
…
Kc+1
…
Kc+1
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8.1 顶点连通度和边连通度
(1)、最小度数为b=c (2)、最小边连通度为b (3)、最小顶点连通度为a
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8.1 顶点连通度和边连通度
如果a<b<c,则所要的图G的图解如下
…
Kc+1
…
Kc+1
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8.1 顶点连通度和边连通度
引理8.1.1 设G=(V,E)是一个图且(G)>0, 则存在V的真子集A,使得G中联结A中的一个顶点 与V\A中一个顶点的边的总数恰为(G). [证]因为(G)>0,所以G中有(G)条边,把他 们去掉后得到一个恰有两个支的不连通图,令其中 一个支的顶点集为A,则A是V的一个真子集,由于 (G)>0, 那些被去掉的每一条边,其一个端点在A 中,另一个端点在V\A中,这些边当然为(G)条。
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8.1 顶点连通度和边连通度
集合论与图论第九章
9.1 平面图及欧拉公式 最大平面图的性质
推论9.1.2 设G是一个有p个顶点q条边的最大 可平面图,则G的每个面都是三角形, q=3p-6,p≥3。
9
9.1 平面图及欧拉公式
推论9.1.2 设G是一个有p个顶点q条边的最大 可平面图,则G的每个面都是三角形,
q=3p-6,p≥3。
证:若G的一个面不是三角形,
f3
f2 v
f1
u
f4
0
1
3
2
4
5
平面图的每个内部面都是G的某个圈围成的单 连通区域。
没有圈的图没有内部面，只有一个外部面。
4
9.1 平面图及欧拉公式
如果用V表示多面体的顶点,用E表示棱，用F表 示面数。
V-E+F=2 定理9.1.1(欧拉公式) 如果一个平面连通图有p 个顶点、q条边、f个面，则：p-q+f=2
推论9.1.6 每个平面图G中顶点度的最小值不超 过5,即(G)≤5
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第九章：平面图与图的着色
9.1 平面图及其欧拉公式 9.2 非哈密顿平面图 9.3 库拉托斯基定理、对偶图 9.4 图的顶点着色 9.5 图的边着色
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9.4 图的顶点着色
K26
K6
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9.4 图的顶点着色
定义9.4.1 图的一种(顶点)着色是指对图的每个顶 点指定一种颜色,使得没有两个邻接的顶点有同一颜 色。
证：对面数用归纳法 当f=1时，G没有内部 所面以G中无圈，G是树； p式假成如立对，q=一+2现f切证=1不f个+超1面过时f-的1个情面况的。平面连通图欧拉公
5
9.1 平面图及欧拉公式
f≥2,G至少有一个内部面，从而G中有一个圈，
离散数学(集合论)ppt课件
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幂 集 定义
P(A) = { B | BA }
设 A={a,b,c},则 P(A)={,{a},{b},{c},{a,b},{a,c},{b,c}{a,b,c}}
计数: 6
2.真子集： A B A B A B
真包含
3.集合相等： A B A B 且 B A
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n元集，m元子集
含有n个元素的集合简称n元集,它的含有m 个(m≤n)元素的子集称为它的m元子集. 例题3.2:A={a,b,c},求A的全部子集. 0元子集,即空集,只有1个. 1 1元子集,即单元集, c 个 {a},{b},{c} 3 2 元子集 个 {a,b},{a,c}{b,c} 2 3元子集1个c 3 {a,b,c} n元集的集合个数为:
2
当时德国数学家康托尔试图回答一些涉及无穷量 的数学难题，例如“整数究竟有多少？”“一个 圆周上有多少点？”0—1之间的数比1寸长线段 上的点还多吗？”等等。而“整数”、“圆周上 的点”、“0—1之间的数”等都是集合，因此对 这些问题的研究就产生了集合论。
3
1903年，一个震惊数学界的消息传出：集合论 是有漏洞的！这就是英国数学家罗素提出的著名 的罗素悖论。 可以说，这一悖论就象在平静的数 学水面上投下了一块巨石，而它所引起的巨大反 响导致了第三次数学危机。
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集合基本运算的定义
并
交 相对补 对称差
AB = { x | xA xB }
AB = { x | xA xB } AB = { x | xA xB } AB = (AB)(BA) = (AB)(AB)
绝对补
集合论与图论课件 第四章 无限集
3 集合递归（归纳）定义的实例
例1：设整数集I是全集,非负偶整数集 E+={x|x≧0,且x=2y, yZ}, 它可以递归定 义如下: (1)(基础)0E+。 (2)(归纳)如果nE+, 则n+2E+。 (3)(闭合)除有限次应用(1)和(2)产生的整 数外,再没有其它的整数在E+ 中。
引言实例的递归定义 (1)(基础)3S。 (2)(归纳)如果x,yS, 则x+yS。 (3)(闭合)除有限次应用(1)和(2)产生的整 数外, 再没有其它的整数在S中。
例如,若Σ={0,1}, 则 Σ*={,0,1,00,01,10,11,000,001…},是有 限二进制序列的集合, 其中包含空序列。
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用归纳定义的方法来描述算术表达式集合
例4.4 算术表达式集合是包含整数, 一元运算符+,-, 以 及二元运算符+,-,* ,/的符号序列所组成的集合, 其中包 含如“((3+5)/4)”,“(((-5)+6)*3)”等算术表达式。 算术表达式集合的递归定义如下: (1)(基础)如果D={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}和xD+ ,则x是算 术表达式。其中D+是D上所有非空数字串的集合。 (2)(归纳)如果x和y都是算术表达式, 则 (+x)是算术表达式; (-x)是算术表达式; (x+y)是算术表达式; (x-y)是算术表达式; (x*y)是算术表达式; (x/y)是算术表达式。 (3)(闭合)一个符号序列是一个算术表达式当且仅当它 能通过有限次应用(1)和(2)而得到。
例4.7 证明所有大于或等于2的整数能表 示为若干质数之积。
/*第二数学归纳法证明*/
北大集合论与图论1PPT课件
1. 命题、命题符号化 2. 合式公式、真值表、永真式 3. 逻辑等值式、推理定律 4. 形式化证明
2020/11/19
《集合论与图论》第1讲
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命题符号化
简单命题： p,q,r,p1,q1,r1,… 联结词：
合取联结词： 析取联结词： 否定联结词： 蕴涵联结词： 等价联结词：
附加律 化简律
A(AB) (AB)A
2020/11/19
《集合论与图论》第1讲
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常见推理定律（续）
假言推理 (AB ) AB
拒取式 (AB ) B A
析取三段论 (AB )B A
2020/11/19
《集合论与图论》第1讲
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常见推理定律（续）
假言三段论 (AB)(BC)(AC)
同一律(identity laws)
A0A A1A
2020/11/19
《集合论与图论》第1讲
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常用逻辑等值式(关于0,1)
排中律(excluded middle)
AA1
矛盾律(contradiction)
AA0
2020/11/19
《集合论与图论》第1讲
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常用逻辑等值式(关于)
蕴涵等值式(conditional as disjunction)
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等值演算（举例）
例：(pq)rpqr 解：
(pq)r (pq)r (pq)r pqr
（蕴涵等值式） （德●摩根律） （结合律）
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《集合论与图论》第1讲
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推理定律(deduction laws)
推出： AB
读作：A推出B 含义：当A为真时，B也为真
集合论与图论第二章
2.4 映射的合成
复合函数 y=g(u),u=f(x) y=g(f(x)) 定义2.4.1 设f:XY,g:YZ, 如果xX,h(x)=g(f(x))。h:XZ称为f与g 的合成, “映射f与g的合成”h记为gf,省略中间 的“”，简记为gf 按定义，xX,我们有 gf(x)=gf(x)=g(f(x))。 注意：“f与g的合成”，在书写时写成gf。
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2.1 函数的一般概念映射
定义2.1.2 设X和Y是两个非空集合，一个从 X到Y的映射是一个满足以下两个条件的XY的子 集 f： (1)对X的每一个元素x,存在一个yY,使得 (x,y)f; (2)若(x,y)、(x,y)f,则y=y。
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2.1 函数的一般概念映射
1.AX, f在A上的限制
f-1({d})=。 f-1({b})={2,3}。 为了书写方便，f({a})常记为f(a), f-1({b})=f-1(b)。
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2.3 映射的一般性质
定理2.3.1 设f：XY,CY,DY,则: (1)f-1(C∪D)=f-1(C)∪f-1(D); (2)f-1(C∩D)=f-1(C)∩f-1(D); (3)f-1(CD)=f-1(C)f-1(D); (4)f-1(Cc)=(f-1(C))c。
这n个映射的合成就可以记为: fnfn-1...f1, x A 1, fnfn-1...f1(x)=fn(fn-1...(f2(f1(x)))...) 定理2.4.2 设f:XY,则fIX=IYf
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2.4 映射的合成
定理2.4.3 设f:XY,g:YZ,则 (1)如果f与g都是单射的，则gf也是单射的。 (2)如果f与g都是满射的，则gf也是满射的。 (3)如果f与g都是双射的，则gf也是双射的。
集合论与图论
我们要特别提到多重集合的概念。前面谈到的集合都是由不同对象组成的，而在实际中，某 一元素的重复出现往往表达了某种特别的意义。例如，在一个班里学生的名字，可能有两个 或多个学生有相同的名字，并且我们又有可能会谈及到学生名字的总体。又例如，某项工程 中所需要的工程技术人员的种类可用集合
我们将学习朴素集合论的基本内容，但借鉴公理化集合论的思想，以避免出现悖论。
定义 1.1 设 A ， B 为二集合，若 B 中的元素都属于 A ，则称 B 是 A 的子集，也称 A 包 含 B 或 B 含于 A ，记作 B ⊆ A 。
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定义 1.2 设 A ， B 为二集合，若 A 包含 B 且 B 包含 A ，则称 A 与 B 相等，记作 A = B 。 定义 1.3 设 A ， B 为二集合，若 A 为 B 的子集，且 A ≠ B ，则称 A 为 B 的真子集，记 作 A⊂ B。 定义 1.4 不具有任何元素的集合称为空集，记作 ∅ 。
注 1：容易看出 A ⊕ B = ( A − B) ∪ (B − A) = ( A ∪ B) − ( A ∩ B) 2: A ⊕ ∅ = A , A ⊕ A = ∅ 。
我们下面来定义两个多重集 P 和 Q 的交，并，差运算。
P 和 Q 的并，记为 P ∪ Q ，它也是一个多重集，使得 P ∪ Q 里任一个元素的重数，等于该 元素在 P 和 Q 中重数的最大者； P 和 Q 的交用 P ∩ Q 来表示，使得 P ∩ Q 的任一元素的重 数，等于该元素在 P 和 Q 中重数的最小者； P 和 Q 的差用 P − Q 来表示，使得如果一个元素 在 P 中的重数大于它在 Q 中的重数，那么该元素在 P − Q 中的重数等于它在 P 中的重数减去 它在 Q 中的重数，否则它在 P − Q 中的重数为 0 。类似地，对称差 P ⊕ Q 中元素的重数等于 元素在 P 中和 Q 中两个重数的绝对差值。
集合论与图论3
2009-9-11
《集合论与图论》第3讲
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对称差分配律(讨论)
A(BC)=(AB)(AC) A(BC)=(AB)(AC) A(BC)=(AB)(AC) A(BC)=(AB)(AC)
? ? ?
提示: 先利用文氏图观察, 如果成立则进 行证明, 如果不成立, 则构造反例
《集合论与图论》第3讲
2009-9-11
3
集合恒等式(关于与 )
吸收律(absorption laws)
A(AB)=A A(AB)=A
2009-9-11
《集合论与图论》第3讲
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集合恒等式(关于~)
双重否定律(double complement law)
~~A=A
德●摩根律(De Morgan’s laws)
2009-9-11
《集合论与图论》第3讲 29
对称差结合律的证明
= (A(~(B~C)~(~BC))) (~A((B~C)(~BC))) = (A(~BC)(B~C))) (~A((B~C)(~BC))) (德•摩根律) = (ABC)(A~B~C) (~AB~C)(~A~BC) (分配律…)
排中律(excluded middle)
A~A = E
矛盾律(contradiction)
A~A =
全补律 ~ = E
~E =
2009-9-11
《集合论与图论》第3讲 7
集合恒等式(关于-)
补交转换律(difference as intersection) A-B=A~B
2009-9-11
2009-9-11
《集合论与图论》第3讲 20
集合论
第一篇集合论第一章集合及其运算1.1 集合的概念1.2 子集、集合的相等1.3 集合的基本运算1.4 余集、De Morgan公式1.5 笛卡尔乘积1.6 有穷集合的基数第二章映射2.1 函数的一般概念——映射定义::映射(法则),映射(笛卡尔乘积),限制和扩张,部分映射,映射相等,单射,满射,双射,恒等映射2.2 抽屉原理2.3 映射的一般性质定义::象f(A),原象f-1(A)[定理2.3.1](1)f-1(C∪D)=f-1(C)∪f-1(D);(2)f-1(C∩D)=f-1(C)∪f-1(D);(3)f-1(CΔD)=f-1(C)Δf-1(D);(4)f-1(C C)=(f-1(C))C⊆⊇⊇[定理2.3.2]∪∪(5)f(A B)=f(A)f(B);(6)f(A∩B)f(A)∩f(B);(7) f(AΔB)f(A)Δf(B);(8) f(A\B)f(A)\f(B)2.4 映射的合成定义::映射的合成[定理2.4.1]合成符合结合律,但不符合交换律[定理2.4.2]设f:X→Y,则f∘I X=I Y∘f =f[定理2.4.3]设f:X→Y,g:Y→Z, 则(1)若f与g都是单射,则g∘f也是单射:f是单射,∀x1x2且x1≠x2 y1=f(x1),y2=f(x2)且y1≠y2有g(f(x1))≠g(f(x2))(2)若f与g都是满射,则g∘f也是满射:f满射,∀y必有x∈X使f(x)=y.∀z∈Z必有y∈Y使g(y)=z.则∀z∈Z必有x∈X使g(f(x))=z.(3)若f与g都是双射,则g∘f也是双射[定理2.4.4]设f:X→Y,g:Y→Z, 则(1)若g∘f是单射,则f是单射;∀x1,x2∈X且x1≠x2有g(f(x1)) ≠g(f(x2))(2)若g∘f是满射,则g是满射;反证:∃z∈Z使∀y∈Y,g(y)≠z则有∀x∈X有g(f(x)) ≠z推出矛盾(3)若g∘f是双射,则f是单射且g是满射[定理2.4.5]设f与g都是X到X的映射,则I m (f)⊆I m(g)的充分必要条件是存在一个映射h:X→X使得f=g∘h2.5 逆映射定义::逆映射,左逆映射,右逆映射[定理2.5.1]逆映射存在的充要条件是f是双射::⇒ Ix,Iy+定理2.4.4⇐构造g(y)=x当且仅当f(x)=y[定理2.5.2]逆映射唯一::假设不唯一,推出g=I x°g=(h°f)°g=h°(f°g)=h°I x=h[定理2.5.3] (gf)-1=f-1g-1,(f-1)-1=f:(gf)(f-1g-1)=g(ff-1) g-1= gg-1=I z, (f-1g-1) (gf)=f(gg-1)f-1= ff-1=I x[定理2.5.4](1)f是左可逆的充分必要条件是f为单射:⇒定义+定理⇐f:X→I m(f)的双射,建立g:I m(f)→X双射,在扩充到Y上,y∉I m(x)随便映射一个(2)f是右可逆的充分必要条件是f为满射:⇒定义+定理⇐构造2.6 置换定义::n次置换,k-循环置换,对换,奇置换,偶置换[定理2.6.1][定理2.6.2][定理2.6.3]置换α,β没有共同数字时可以交换[定理2.6.4]置换可进行唯一循环分解[定理2.6.5]置换分解成若干对换的乘积,分解个数的奇偶性不变[定理2.6.6]奇偶置换个数相等,都等于n!/22.7 二元和n元运算定义::有限序列,无限序列,子序列,二元运算,一元运算,n元运算,交换律,结合律,代数系的同构2.8 集合的特征函数定义::集合的特征函数第三章关系3.1 关系的概念定义::关系(映射),关系(笛卡尔乘积),定义域,值域,多部映射,关系(多部映射),多值二元关系3.2 关系的性质定义::自反,反自反,对称(R对称⟺R=R-1),反对称,传递,相容,逆3.3 关系的合成运算定义::关系的合成,[定理3.3.1]关系的合成不符合交换律,但符合结合律[定理3.3.2](1)R1°(R2∪ R3 )=(R1°R2)∪(R1°R3);(2)R1° (R2∩ R3 )⊆(R1°R2)∩(R1°R3);(3)(R2∪R3 )°R4 = (R2°R4) ∪(R3°R4);(4)(R2∩R3 ) °R4⊆(R2°R4) ∩(R3°R4) [定理3.3.3](1)(R∘S)-1 = S-1∘R-1:(2)R∘R-1 是对称的[定理3.3.4]R是传递关系⟺R°R⊆R[定理3.3.5]R0=I x;R1=R;R n+1=R n°R;R m°R n=R m+n;(R m)n=R mn[定理3.3.6]设X是一个有限集合且|X|=n,R为X上的任一二元关系,则存在非负整数s,t,使得0≤s<t≤2n^2且R s= R t[定理3.3.7]设R是X上的二元关系,若存在非负整数s,t,s<t,使得且R s= R t ,则(1)R s+k= R t+k ,k为非负整数(2)R s+kp+i= R s+i ,其中p=t-s,而k,i为非负整数(3)令S={R0,R,R2 ,…,R t-1},则对任意的非负的整数q,有R q ∈S[定理3.3.8]R对称且传递⟺R=R°R-13.4 关系的闭包定义::传递闭包(所有包含R的传递关系的交,可以类似定义自反传递闭包等),自反传递闭包,自反闭包,对称闭包[定理3.4.1]关系R的传递闭包是传递关系(如果R是传递关系,R+=R):[定理3.4.2]R+=∪R i=R∪R2∪R3∪…:: R+⊆∪R i只要证明∪R i是包含R的传递关系, ∪R⊆R+只要证明(a,b)∈R m,(b,c)∈R n.(a,c)∈R m+n,(a,c) ∈R+[定理3.4.3]R+=∪R n=R∪R2∪R3∪…R n::证明R k⊆∪R i,如果k>n,x仅有n个元素,由抽屉原理得存在b i=b j重复以上过程证明.[定理3.4.5]R*=R0∪R+3.5 关系矩阵和关系图定义:: (1)R是自反的,当且仅当B的对角线上的全部元素都为1;(2) R是反自反的当且仅当B的对角线上的全部元素都为0;(3) R是对称的当且仅当B是对称矩阵;(4) R是反对称的当且仅当b i j与b j i不同时为1,i≠j;(5) R是传递的当且仅当若b i j=1且b j k=1,则b i k=1; (6) R-1的矩阵是B T3.6 等价关系和集合划分定义::等价关系(1.自反2.对称3.传递),等价类,商集[定理3.6.3]3.7 映射按等价关系划分3.8 偏序关系和偏序集定义::偏序关系(自反,反对称,传递),偏序集,全序集,Hasse图,上下界,最大最小元素,链与反链第四章无穷集合及其基数4.1可数集定义::可数集(从自然数集N到集合A有一一映射),无限集(能与自身的真子集对等的集合),代数数,超越数[定理4.1.1]集合A为可数集⟺A的全部元素可以排成无重复项的序列[定理4.1.2]无限集中包含可数子集[定理4.1.3]两个可数集的并是可数集[定理4.1.4]有限个可数集的并是可数集[定理4.1.7]可数个可数集的并是可数集:写成无穷阶方阵,按对角线游历[定理4.1.8]有理数集Q是可数集[定理4.1.10]一列有限个集合的笛卡尔乘积为可数集4.2连续统集定义::连续统(与[0,1]实数集对等)[定理4.2.1]区间[0,1]内的全体实数构成不可数无穷集::康托对角线第二篇图论第六章图的基本概念6.1图论的产生与发展概述6.2基本定义定义::无向图,G(p,q),平凡图,零图,有向图,定向图,子图,生成子图,导出子图,图的同构,度(degv),δ(G),Δ(G),正则图(推论三次图的顶点个数为偶数)[定理6.2.1]欧拉定理:Σ(degv)=2q推论度为奇数的点的个数必为偶数6.3路、圈、连通图定义::通道,闭通道,迹,闭迹,路,圈(回路),连通图,支[定理6.3.1]uv有路⟺u≅v[定理6.3.2]degu+degv≥p–1⟹G连通::拆成两个支用结论反证,degu≤n1-1,degv≤p-n1-1推出与结论的矛盾[定理6.3.3]∀v∈V,degv为偶数⟹G中有圈::设最长路证明[定理6.3.4]∃u,v中有两条不同路⟹G有圈::6.4补图、偶图定义::补图,自补图,三角形,偶图,完全偶图(Km,n), 图上两点间的距离d(u,v)[定理6.4.1]R(3,3)≤6::抽屉原理+[定理6.4.2]偶图判断的充要条件:图上所有的圈的长度都为偶::⇒将圈上的奇偶序的点放入两个顶点划分中⇐取定一点按距离奇偶构造[定理6.4.3](Turan定理)p个顶点没有三角形的图至多有[p^2/4]::6.5欧拉图定义::欧拉闭迹,欧拉图,欧拉迹[定理6.5.1]欧拉图存在定理:G的每个顶点的度都为偶::⇒显然⇐结合定理6.3.3造N个圈Zi然后数归证明这些圈相接.推论::欧拉图的等价命题: 1)G是欧拉图2)∀v∈V,degv为偶数3)G的边能划分成若干不相交的圈.[定理6.5.2]欧拉迹存在定理:: ⇒从定理6.5.1获得⇐uv奇数度,加edge(u,v)得欧拉迹C,在C上去掉edge(u,v).6.6哈密顿图定义::哈密顿圈、哈密顿图[定理6.6.1]G是Hamilton⟹∀S∈V有ω(G-S)<|S|[定理6.6.2](Dirac定理)p个顶点的图G,δ(p)≥p/2,⟹G是一个哈密顿图.[定理6.6.3](Ore定理)p个顶点的图,∀u,v(u,v不邻接),均有degu+degv≥p⟹G是哈密顿图.[定理6.6.4]p个顶点的图,∀u,v(u,v不邻接),均有degu+degv≥p-1⟹G是哈密顿图.6.7图的邻接矩阵[定理6.7.1]图同构的邻接矩阵判定[定理6.7.2]ij顶点间长l的通道条数=A l(i,j)::数归l,[定理6.7.3]G(p,q),连通⟺(A+I)^(p-1)>0::⇒定理6.7.2⇐定理6.7.2第七章树和割集7.1树及其性质定义::树,极小连通图(推论树是极小连通图), 偏心率,树的半径,树的中心[定理7.1.1]树的六个等价命题:1)树;2)G中任两点有且只有一条路;3)G连通且p=q+1; 4)G无圈且p=q+1;5)G无圈且其中任意不相邻两点加边得唯一的圈;6)连通(p≥3且G非Kp)且其中任意不相邻两点加边得唯一的圈.推论非平凡树至少有两个度为1的顶点且非平凡树是偶图::偶图判断的构造证明法[定理7.1.2]树的中心的位置7.2生成树定义::生成树, 生成森林, 生成树的距离,生成树的基本变换[定理7.2.1]生成树存在⟺G连通::⟹显然⟸破圈法.推论G连通⟹q≥p-1[定理7.2.2](Cayley定理)Kp的生成树的个数=p(p-2)[定理7.2.3]生成树中去掉边集E1后必能找到另一不在原生成树中的边集E2使T-E1+E2为生成树[定理7.2.4]距离为k的两个生成树可以经过k次基本变换互相得到::数归,由定理7.2.3知,d(T0,T)=k去掉e1后必然有e2∉T0使(T0-e1)+e2=T1,而d(T1,T)=k-1得到归纳.7.3割点、桥和割集定义::割点,桥,割集(有极小性)[定理7.3.1]割点的等价命题:1)v是割点;2)∃u,w≠v使uw间所有路经过v;3)∃划分{U,W} UW间所有路经过v;[定理7.3.2]桥的等价命题:1)x是桥;2)x不在G的任何圈上3)∃u,v使x在连接uw所有路上;4)∃划分{U,W},使x在连接UW所有路上; [定理7.3.4]割集将图分成两个支(推论有k个支的图G去掉割集后有k+1个支)[定理7.3.5]割集必然包含生成树的某条边::反证[定理7.3.6]割集与G中的圈必有偶数条公共边::G1G2取定一点周游,e(u,v)(u∈G1,v∈G2)是圈与割集相交的边第八章连通度和匹配8.1顶点连通度和边连通度定义::κ(G), λ(G), n-连通,n-边连通[定理8.1.1]κ(G)≤λ(G)≤δ(G)[定理8.1.2]κ(G)=a,λ(G)=b,δ(G)=c的构造方法:构造两个Kc+1,用b条边连接这两个支[定理8.1.3]G(V,E)有p个顶点且δ(G)≥ [p/2]⟹λ(G)=δ(G)::[定理8.1.4][定理8.1.5]∀u,v∈V且u,v∈C⟺G是2-连通[定理8.1.6]8.2门格尔定理8.3匹配、霍尔定理定义::匹配,最大匹配,偶图G的完备匹配,相异代表系, 完美匹配[定理8.3.1](Hall定理)::[推论8.3.1]第九章平面图和图的着色9.1平面图及其欧拉公式定义::平面图,面,内部面,外部面[定理9.1.1]欧拉定理:平面图有p-q+f=2::通过f数归[推论9.1.1]每个面都由长为n的圈围成⟹q=n(p-2)/(n-2)::每条边都与两个面邻接⟹2q=nf拓展最大可平面图[推论9.1.2]G(p,q)的最大可平面图每个面都是三角形且q=3p-6[推论9.1.3]每个面都由长为4的圈围成⟹q=2p-4::拓展没有三角形的边极大图[推论9.1.4]G(p,q),q≤3p-6,G没有三角形q≤2p-4[推论9.1.5]K5和K3,3都是不可平面图::K5,f=7,由于每个面至少三条边, K3,3中每个圈至少为4[推论9.1.6]G可平面⟹ (G)≤5::反证+推论9.1.49.2非哈密顿平面图[定理9.2.1]Grinberg定理:G(V,E)是(p,q)平面哈密顿图,C是哈密顿圈.令fi为C的内部由i条边围成的面的个数,gi为C的外部由i条边围成的面的个数则(1)Σ(i-2)fi=p-2;(2) Σ(i-2)gi=p-2;(3) Σ(i-2)(fi-gi)=0;9.3库拉托斯基定理、对偶图定义::细分,同胚,初等收缩,对偶图[定理9.3.1](Kuratowski定理)G可平面⟺G没有同胚于K5或K3,3的子图[定理9.3.2](Wagner定理) G可平面⟺G没有收缩到K5或K3,3的子图9.4顶点的着色定义::n-可着色,色数(有极小性),χ(G)[定理9.4.2]Δ=Δ(G),G是(Δ+1)- 可着色的.[定理9.4.3-定理9.4.5]平面图可以4着色9.5边的着色定义::n-边着色,边色数(有极小性), χ’(G)第十章有向图10.1有向图的概念定义::有向图,弧,对称弧,定向图,带环图,多重有向图,有向图的反图,入度(id(v)),出度(od(v)),完全有向图,有向图的补图,有向图的同构[定理10.1.1]Σid(v)= Σod(v)=q且Σ(id(v)+od(v))=2q10.2有向路和有向圈定义::有向通道,有向闭通道,生成通道,有向迹,有向闭迹,生成(闭)轨迹,有向路,有向圈,有向回路,可达,半(弱)通道,强连通,强支,单连通,弱连通,有向图的连通[定理10.2.1]有向图D是强连通的⟺D有一条闭生成通道[定理10.2.2]uRv当且仅当uv可互达⟹R是V上的等价关系[定理10.2.3]有向图D的每个顶点都在D的一个强支中[定理10.2.4]一个没有有向圈的有向图至少有一个出度为0的顶点[定理10.2.5]有向图D没有圈⟺D中每条有向通道都是有向路[定理10.2.6]有向图D有有向圈⟺D的子图D1(V1,E1),∀v∈V1,id(v)>0,od(v)>0[定理10.2.7]连通有向图D,∀v∈V,od(v)=1,D中恰有一个有向圈10.3强连通图的应用10.4有向图的邻接矩阵定义::有向图的邻接矩阵,可达矩阵,关联矩阵10.5有向树与有序树定义::有向树,有根树,入树,父,子,祖先,真祖先,深度,高度,子树,有序树,m元有序树,正则m元有序树,正则二元树,二元树,满二元树,完全二元树(高为h的二元树,去掉深度为h一层,得到满树,而且h层从左向右排布)[定理10.5.1]有向图D是有根树⟺D没有弱圈且D中存在一个可以到达其他顶点的顶点(root)::⇒化为无向图证明没有弱圈,用除根以外的点入度为1证可达.⇐[定理10.5.3]高为h的二元树至多有2 (h+1)-1个顶点[定理10.5.4]高为h的完全二元树的顶点数满足2h≤p≤2(h+1)-110.6判定树10.7比赛图定义::比赛图[定理10.7.1]每个比赛图必有生成有向路(有哈密顿路)::。
北大集合论与图论
2013-1-6
《集合论与图论》第1讲
7
进度安排
课程将在4月底或5月初结束 第13周(5月18日)前考试
2013-1-6
《集合论与图论》第1讲
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成绩评定
书面作业占10%，3道题/每次课 平时测验占30%，1小时/每次，2次 期末考试占60%
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《集合论与图论》第1讲
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章
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《集合论与图论》第1讲
6
内容介绍
《集合论与图论》
第二部分 图论
第7章 第8章 第9章 第10章 第11章 第12章 第13章 第14章
图 欧拉图与哈密顿图 树 图的矩阵表示 平面图 图的着色 支配、覆盖、独立、匹配 带权图
办公室:
理科1#楼1708 电话: 62752366
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《集合论与图论》第1讲
12
《集合论与图论》 《离散数学》系列课程之一
刘田 北京大学计算机系 2003年2月
2013-1-6 《集合论与图论》第1讲 1
教材
《集合论与图论》，离散数学二分册，
耿素云，北大出版社，1998年2月
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《集合论与图论》第1讲
2
参考书
《离散数学习题集》，耿素云，北大出 版社
数理逻辑与集合论分册，1993年2月 图论分册，1990年3月
lt@
讲义下载：
ftp://162.105.30.157/incoming/Liu_Tian/
2013-1-6
《集合论与图论》第1讲
第二篇集合论.ppt
集合论被广泛地应用于形式语言、
编译理论、信息检索、数据结构、
算法分析、程序设计、人工智能等
领域 。
2019-10-13
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第三章
集合与关系
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10
3.1 集合的概念和表示法
集合与元素 集合的概念和表示法 集合的势 集合的表示法 集合相等 子集、全集、空集 幂集及在计算机中的表示
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空集公理
存在一个不包括任何元素 的集合。
正则公理
任何一个非空集合A一定 包含一个元素a，A的任何一 个元素都不是 a 的元素。
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计算机 应用领域
集合论是学习计算 机科学必备的基础 知识 , 计算机领域
的大多数基本概念和理论都可以采
用集合论的有关术语来描述和论证,
任意两个集合 A 和 B 相等的充要 条件是 A、B 具有同样的成员.记 作 A = B.否则，记作 A ≠ B.
A B x(x A x B) x(x A x B) x(x B x A)
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例
1.{a,b, c} {c,b, a} {a,c,b} {a, a,b, c, c, c}
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z 整数集 z+ 非负整数集
Q 有理数集 P 素数集 R 实数集 C 复数集
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例
英文字母表
鲁迅《狂人日记》中所有 的汉字
我校2004级的全体学生
“伊拉克战争”美国部署在 海湾地区的航空母舰的集合
两条平行线的“交点”的集
集合论与图论课件2
K3，3的子图。
平面图还存在着若干其他特征。
为了描述另外的特征，引入下面定义。
2.2 收缩图
定义3 设G=(V，E)是一个图，则
(1)若uw和wv是图G的两条边且deg(w)=2，用一条边uv代替uw和wv时，则称uw和wv被 缩减。
第十一页，共21页。
(2)若G的某些条边被缩减，产生的图称为G的缩减图，也称二度顶点内缩
第八页，共21页。
一个最大可平面图是一个可平面图，对此可平面图中不能再加入边而不破坏
可平面性。 推论2 设G=(p，q)是一个最大可平面图，则G的每个面都是三角形，而且q=3p-6。
推论3 若G=(p，q)是一个可平面连通图，而且G的每个面都是一个长为4的回路
围成的，则q=2p-4
推论4 若G=(p，q)是一个连通的平面图，p≥3，则q≤3p－6。
证：在每个区域放一个顶点，当两区域相邻时，就在相邻的两个顶点间连一条边，如此构造了一个
平面图且是完全平面图，而最大的完全平面图为K４，所以n最大为4。
例９给出平面图G的对偶图G*为欧拉图的一个充分必要条件。并证明之。
第十五页，共21页。
分析：当且仅当G中每个面均由偶数条边围成，因为平面图G的每个面对应G*的每个顶， 而G*为欧拉图的充要条件是G*每个顶点的度数为偶数，围成G每个面的边数与对应的G*中
集合论与图论SeTheoryandGraphTheory
REPORTING
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• 集合论基础 • 图论基础 • 集合论与图论的联系 • 集合论与图论的应用 • 集合论与图论的未来发展
目录
PART 01
集合论基础
REPORTING
WENKU DESIGN
集合的定义与性质
总结词
集合是由确定的、不同的元素所组成的总体。集合具有确定性、互异性和无序性等基本 性质。
离散概率论
离散概率论是计算机科学中研究离散随机事件的数学分支，集合论 为其提供了数学框架，用于描述概率空间和随机事件。
计算机科学中的图论应用
01
02
03
计算机网络
图论在计算机网络中用于 描述网络拓扑结构、路由 算法、最短路径算法等问 题。
操作系统
操作系统的进程管理和通 信可以通过图论进行建模 和分析，例如进程间的依 赖关系和通信路径。
集合论与图论的结合将在计算机科学中发挥更大的作用，为解决实际问题提供更多创新性的思路 和方法。
集合论与图论的交叉研究在其他学科的应用前景广泛
集合论与图论的交叉研究将在其他学科中发挥更大的作用，为解决实际问题提供更多创新性的思 路和方法。
THANKS
感谢观看
REPORTING
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集合论在计算机科学中的应用将更加广泛
随着计算机科学的飞速发展，集合论在数据结构、算法设计、离散概率论等领域的应用将更加广 泛和深入。
图论的发展趋势
图论与其他数学分支的结合将更加紧密
图论与代数、拓扑、组合数学等分支的结合将更加紧密，推动图论理论的进一步丰富和发展。
图论在计算机科学中的应用将更加广泛
随着大数据和人工智能的兴起，图论在数据挖掘、机器学习、社交网络分析等领域的应用将更加广泛和深入。
集合论,图论总结
2
第七章 二元关系
主要内容 有序对与笛卡儿积的定义与性质 二元关系、从A到B的关系、A上的关系 关系的表示法：关系表达式、关系矩阵、关系图 关系的运算：定义域、值域、域、逆、合成、限制、像、 幂 关系运算的性质: A上关系的自反、反自反、对称、反对 称、传递的性质 A上关系的自反、对称、传递闭包 A上的等价关系、等价类、商集与A的划分 A上的偏序关系与偏序集
9
第十六章 树
主要内容 无向树及其性质 生成树、最小生成树、基本回路系统、基本割集系统 根树及其分类、最优树、最佳前缀码、波兰符号法、逆波 兰符号法
Байду номын сангаас
基本要求 深刻理解无向树的定义及性质 熟练地求解无向树 准确地求出给定带权连通图的最小生成树 深刻理解基本回路、基本割集的概念，并会计算 理解根树及其分类等概念 会画n阶（n较小）非同构的无向树及根树（1n6） 熟练掌握求最优树及最佳前缀码的方法 掌握波兰符号法与逆波兰符号法
5
基本要求
给定 f, A, B, 判别 f 是否为从A到B的函数 判别函数 f:AB的性质（单射、满射、双射） 熟练计算函数的值、像、复合以及反函数 证明函数 f:AB的性质（单射、满射、双射） 给定集合A, B，构造双射函数 f:AB 能够证明两个集合等势 能够证明一个集合优势于另一个集合 知道什么是可数集与不可数集 会求一个简单集合的基数
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第十七章 平面图
主要内容 平面图的基本概念 欧拉公式 平面图的判断 平面图的对偶图
基本要求 深刻理解本部分的基本概念：平面图、平面嵌入、面、 次数、极大平面图、极小非平面图、对偶图 牢记极大平面图的主要性质和判别方法 熟记欧拉公式及推广形式，并能用欧拉公式及推广形式 证明有关定理与命题 会用库拉图斯基定理证明某些图不是平面图 记住平面图与它的对偶图阶数、边数、面数之间的关系
哈工大 集合与图论 讲义
第一篇集合论集合论是德国数学家康托（Contor）在1874年建立的，它是现代数学的基础，当今数学中的每个对象本质上都是集合。
有时我们说：“数学能嵌套在集合论中”其含义就是指数学的一些对象如数、函数、线、面等都可以用集合来定义。
换句话说，数学的各个分支在本质上都是研究这种或那种对象的集合。
例如：几何学是研究点、线、面的集合；数学分析是研究函数的集合；代数学是研究数的集合以及在此集合上有关运算的集合等。
因此，我们把集合论作为现代各种数学的基础是有道理的、合适的。
集合论也是计算机科学的重要工具。
集合论在程序设计、数据结构、形式语言、操作系统等计算机科学中，都有重要应用，成为计算机科学工作者必不可少的基础知识。
计算机科学领域中的大多数基本概念和理论，几乎均采用集合论的术语来描述和论证。
集合论主要有以下几个特点：第一、第一、它所研究的对象十分广泛。
例如数、图形或其它任何客体作为对象。
第二、第二、因为它研究的对象是如此广泛，为了便于研究，就必须寻找对象的共性。
而要做到这一点，就必须进行抽象。
第三、第三、在抽象化的基础上，可以用统一的方法来研究和处理集合论中的各种问题。
总之，集合论的主要特点是研究对象的广泛性，分析思考问题的抽象性和处理问题的统一性。
正是这些特点，使我们便于用它来描述和研究离散对象及其关系。
第一章集合及其运算基本要求1. 1.掌握集合、子集、全集、空集和幂集等概念。
熟悉常用的表示集合的方法以及用文氏图来表示集合的方法。
能够判定元素与集合、集合与集合之间的关系；熟练掌握两个集合相等关系和包含关系的定义和性质，能够利用定义证明两个集合相等。
2. 2.熟练掌握集合之间的各种运算以及集合运算的基本等式，能够利用它们来证明更复杂的集合等式。
3. 3.掌握余集与集合笛卡儿乘积的概念以及De Morgan公式。
4．掌握求解与有穷集合计数相关的实际问题。
1.1 必备知识和考试要点1.1.1基本定义集合是一个不能精确定义的数学概念。