离散数学屈婉玲(课堂PPT)
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离散数学屈婉玲第九章ppt课件
20Leabharlann 同构意义下和定义意义下的圈
例2 无向完全图Kn（n3）中有几种非同构的圈？ 解 长度相同的圈都是同构的. 易知Kn(n3)中含长度3,4,…,n 的圈，共有n2种非同构的圈．
长度相同的圈都是同构的, 因此在同构意义下给定长度的圈 只有一个. 在标定图中, 圈表示成顶点和边的标记序列. 如果 只要两个圈的标记序列不同, 称这两个圈在定义意义下不同.
设带权图G=<V,E,W> (无向图或有向图), 其中每一条边e的 权W(e)为非负实数. u,vV, 当u和v连通(u可达v)时, 称从u到 v长度最短的路径为从u到v的最短路径, 称其长度为从u到v的 距离, 记作d(u,v). 约定: d(u,u)=0; 当u和v不连通(u不可达v)时, d(u,v)=+.
称边
例 有向图D=<V,E>, 其中 V={a,b,c,d} E={<a,a>,<a,b>,<a,b>,<a,d>,
<d,c>,<c,d>,<c,b>}
注意：图的集合表示与图形表示之间的对应
3
相关概念
1. 无向图和有向图通称图. 记顶点集V(G), 边集E(G). 2. 图的阶, n阶图. 3. n 阶零图Nn, 平凡图N1. 4. 空图. 5. 标定图与非标定图. 6. 有向图的基图. 7. 无向图中顶点与边的关联及关联次数, 顶点与顶点、边与
162=32 = 34+43+2x 解得 x = 4, 阶数 n = 4+4+3=11.
定理9.3 设G为任意n阶无向简单图，则(G)n1．
9
图的同构
定义9.5 设G1=<V1,E1>, G2=<V2,E2>为两个无向图(两个有向 图)，若存在双射函数f:V1V2, 使得vi,vjV1,
例2 无向完全图Kn（n3）中有几种非同构的圈？ 解 长度相同的圈都是同构的. 易知Kn(n3)中含长度3,4,…,n 的圈，共有n2种非同构的圈．
长度相同的圈都是同构的, 因此在同构意义下给定长度的圈 只有一个. 在标定图中, 圈表示成顶点和边的标记序列. 如果 只要两个圈的标记序列不同, 称这两个圈在定义意义下不同.
设带权图G=<V,E,W> (无向图或有向图), 其中每一条边e的 权W(e)为非负实数. u,vV, 当u和v连通(u可达v)时, 称从u到 v长度最短的路径为从u到v的最短路径, 称其长度为从u到v的 距离, 记作d(u,v). 约定: d(u,u)=0; 当u和v不连通(u不可达v)时, d(u,v)=+.
称边
例 有向图D=<V,E>, 其中 V={a,b,c,d} E={<a,a>,<a,b>,<a,b>,<a,d>,
<d,c>,<c,d>,<c,b>}
注意：图的集合表示与图形表示之间的对应
3
相关概念
1. 无向图和有向图通称图. 记顶点集V(G), 边集E(G). 2. 图的阶, n阶图. 3. n 阶零图Nn, 平凡图N1. 4. 空图. 5. 标定图与非标定图. 6. 有向图的基图. 7. 无向图中顶点与边的关联及关联次数, 顶点与顶点、边与
162=32 = 34+43+2x 解得 x = 4, 阶数 n = 4+4+3=11.
定理9.3 设G为任意n阶无向简单图，则(G)n1．
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图的同构
定义9.5 设G1=<V1,E1>, G2=<V2,E2>为两个无向图(两个有向 图)，若存在双射函数f:V1V2, 使得vi,vjV1,
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f g={<a1,c1>,<a2,c2>,<a3,c2>}
g:B→C 和 f g:A→C是满射的, 但 f:A→B不是满射的.
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反函数
反函数存在的条件 (1) 任给函数F, 它的逆F 1不一定是函数, 只是一个二元关系. (2) 任给单射函数 f:A→B, 则f 1是函数, 且是从ranf 到A的双
Z： 0 1 1 2 2 3 3 …
↓ ↓↓↓↓ ↓ ↓
N： 0 1 2 3 4 5 6 …
这种对应所表示的函数是：
f：Z
N,
f
(x)
2x 2x
1
0 x0
(4) 令 f :[π/2,3π/2]→[1,1] f(x) = sinx
10
某些重要函数
定义8.7 (1)设 f:A→B, 如果存在c∈B使得对所有的 x∈A都有 f(x)=c,
射函数, 但不一定是从B到A的双射函数 (3) 对于双射函数 f:A→B, f 1:B→A是从B到A的双射函数.
定理8.4 设 f:A→B是双射的, 则f 1:B→A也是双射的. 证明思路： 先证明 f 1:B→A，即f 1是函数，且domf 1=B, ranf 1=A. 再证明f 1:B→A的双射性质.
|A|=m, |B|=n, 且m, n>0, |BA|=nm A=, 则BA=B={} A≠且B=, 则BA=A=
3
实例
例1 设A={1,2,3}, B={a,b}, 求BA.
BA={ f0, f1, … , f7}, 其中 f0 = {<1,a>,<2,a>,<3,a>} f1 = {<1,a>,<2,a>,<3,b>} f2 = {<1,a>,<2,b>,<3,a>} f3 = {<1,a>,<2,b>,<3,b>} f4 = {<1,b>,<2,a>,<3,a>} f5 = {<1,b>,<2,a>,<3,b>} f6 = {<1,b>,<2,b>,<3,a>} f7 = {<1,b>,<2,b>,<3,b>}
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15
子群判定定理2
定理10.6 （判定定理二） 设G为群，H是G的非空子集. H是G的子群当且仅当a,b∈H 有ab1∈H.
证 必要性显然. 只证充分性. 因为H非空，必存在a∈H. 根据给定条件得aa1∈H，即e∈H. 任取a∈H, 由e,a∈H 得 ea1∈H，即a1∈H. 任取a,b∈H，知b1∈H. 再利用给定条件得a(b1) 1∈H，即 ab∈H. 综合上述，可知H是G的子群.
13
10.2 子群与群的陪集分解
定义10.5 设G是群，H是G的非空子集， (1) 如果H关于G中的运算构成群，则称H是G的子群, 记作
H≤G. (2) 若H是G的子群，且HG，则称H是G的真子群，记作
H<G.
例如 nZ (n是自然数) 是整数加群<Z,+> 的子群. 当n≠1时, nZ是Z的真子群.
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实例
例 5 设G是群，a,b∈G是有限阶元. 证明
(1) |b1ab| = |a|
(2) |ab| = |ba|
证 (1) 设 |a| = r，|b1ab| = t，则有
(b1ab)r (b1ab)(b1ab)...(b1ab)
r个
b1arb b1eb e
从而有t | r. 另一方面，由 a = (b1)1(b1ab)b1可知 r | t. 从而 有 |b1ab| = |a|.
实例： <Z,+>和<R,+>是无限群，<Zn,>是有限群，也是 n 阶群. Klein四元群是4阶群. <{0},+>是平凡群. 上述群都是交换群，n阶(n≥2)实可逆矩阵集合关于矩阵乘法 构成的群是非交换群.
5
群中元素的幂
子群判定定理2
定理10.6 （判定定理二） 设G为群，H是G的非空子集. H是G的子群当且仅当a,b∈H 有ab1∈H.
证 必要性显然. 只证充分性. 因为H非空，必存在a∈H. 根据给定条件得aa1∈H，即e∈H. 任取a∈H, 由e,a∈H 得 ea1∈H，即a1∈H. 任取a,b∈H，知b1∈H. 再利用给定条件得a(b1) 1∈H，即 ab∈H. 综合上述，可知H是G的子群.
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10.2 子群与群的陪集分解
定义10.5 设G是群，H是G的非空子集， (1) 如果H关于G中的运算构成群，则称H是G的子群, 记作
H≤G. (2) 若H是G的子群，且HG，则称H是G的真子群，记作
H<G.
例如 nZ (n是自然数) 是整数加群<Z,+> 的子群. 当n≠1时, nZ是Z的真子群.
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实例
例 5 设G是群，a,b∈G是有限阶元. 证明
(1) |b1ab| = |a|
(2) |ab| = |ba|
证 (1) 设 |a| = r，|b1ab| = t，则有
(b1ab)r (b1ab)(b1ab)...(b1ab)
r个
b1arb b1eb e
从而有t | r. 另一方面，由 a = (b1)1(b1ab)b1可知 r | t. 从而 有 |b1ab| = |a|.
实例： <Z,+>和<R,+>是无限群，<Zn,>是有限群，也是 n 阶群. Klein四元群是4阶群. <{0},+>是平凡群. 上述群都是交换群，n阶(n≥2)实可逆矩阵集合关于矩阵乘法 构成的群是非交换群.
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群中元素的幂
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AB = AB = A
8ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
广义运算
1. 集合的广义并与广义交 定义6.10 广义并 A = { x | z ( zA xz )} 广义交 A= { x | z ( zA xz )} 实例 {{1}, {1,2}, {1,2,3}}={1,2,3} {{1}, {1,2}, {1,2,3}}={1} {{a}}={a}， {{a}}={a} {a}=a， {a}=a
| A B C |
= 1000(200+166+125)+(33+25+41)8 = 600
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6.3 集合恒等式
集合算律 1．只涉及一个运算的算律： 交换律、结合律、幂等律
交换 结合 幂等 AB=BA (AB)C =A(BC) AA=A AB=BA (AB)C= A(BC) AA=A AB=BA (AB)C =A(BC)
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基本要求
熟练掌握集合的两种表示法 能够判别元素是否属于给定的集合 能够判别两个集合之间是否存在包含、相等、真包含等关 系 熟练掌握集合的基本运算（普通运算和广义运算） 掌握证明集合等式或者包含关系的基本方法
26
练习1
1．判断下列命题是否为真 (1) (2) (3) {} (4) {} (5) { a, b } { a, b, c, {a, b, c}} (6) { a, b } { a, b, c, {a, b}} (7) { a, b} { a, b, {{a, b}}} (8) { a, b} { a, b, {{a,b}}}
注意 和 是不同层次的问题
4
空集、全集和幂集
1．定义6.4 空集 ：不含有任何元素的集合 实例： { x | xR x2+1=0 } 定理6.1 空集是任何集合的子集。 证 对于任意集合A， A x (xxA) T (恒真命题) 推论 是惟一的 2. 定义6.5 幂集：P(A)={ x | x A } 实例：P()={}, P({})={,{}} 计数：如果 |A|=n，则 |P(A)|=2n. 3. 定义6.6 全集 E：包含了所有集合的集合 全集具有相对性：与问题有关，不存在绝对的全集
离散数学 屈婉玲第2版ppt(1)
(6) a能被4整除，仅当a能被2整除。
rs 真值:1
(7) 除非a能被2整除，a才能被4整除。 rs 真值:1 (8) 除非a能被2整除，否则a不能被4整除。 rs 真值:1
(9) 只有a能被2整除，a才能被4整除。 rs 真值:1
(10) 只有a能被4整除，a才能被2整除。 sr 与a有关
假命题 真命题 不是命题 不是命题 不是命题 不是命题 命题，但真值现在不知道
假命题 真命题 不是命题
School of Software
6
1.1 命题与联结词
软件学院
二. 命题分类
简单命题: 由简单句构成, 不能再分解成更简单的命题。 复合命题: 由简单命题和联结词构成。
三. 简单命题符号化
用小写英文字母 p, q, r, …, pi, qi, ri (i1)表示简单命题
School of Software
9
1.1 命题与联结词
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4. 蕴涵联结词
注意:
(1) pq 的逻辑关系: p为q的充分条件；q为p的必要条件。 (2) pq 的多种表达方式:
充分式: 只要 p 就 q 如果 p 就 q p为q的充分条件, pq 因为 p 所以 q
必要式: 只有 q 才 p
仅当 q 才 除非 q 才
p q为 p 的必要条件, pq p
除非 q 否则非 p
(3) 常出现的错误: 不分充分与必要条件
Northeast Petroleum University
School of Software 10
1.1 命题与联结词
软件学院
例5 设 p：天冷，q：小王穿羽绒服，将下列命题符号化
(1) 如果3+3＝6，则雪是白的。 (2) 如果3+3≠6，则雪是白的。 (3) 如果3+3＝6，则雪不是白的。 (4) 如果3+3≠6，则雪不是白的。
屈婉玲离散数学(课堂PPT)
第三章 命题逻辑的推理理论
主要内容 推理的形式结构 推理的正确与错误 推理的形式结构 判断推理正确的方法 推理定律 自然推理系统P 形式系统的定义与分类 自然推理系统P 在P中构造证明:直接证明法、附加前提证明法、归谬法
1
3.1 推理的形式结构
所谓推理是指从前提出发推出结论的思维过程。
5
推理定律——重言蕴涵式
1. A (AB)
附加律
2. (AB) A
化简律
3. (AB)A B
假言推理
4. (AB)B A
拒取式
5. (AB)B A
析取三段论
6. (AB)(BC) (AC)
假言三段论
7. (AB)(BC) (AC)
等价三段论
8. (AB)(CD)(AC) (BD)
构造性二难
(3) 证明
① rs
前提引入
② s
前提引入
③ r
①②拒取式
④ (pq)r 前提引入
⑤ (pq)
③④拒取式
⑥ pq
⑤置换
12
附加前提证明法
附加前提证明法 适用于结论为蕴涵式
欲证
前提：A1, A2, …, Ak 结论：CB
等价地证明
前提：A1, A2, …, Ak, C 结论：B
理由：
(A1A2…Ak)(CB)
前提：A1, A2, … , Ak 结论：B 做法 在前提中加入B，推出矛盾. 理由
A1A2…AkB (A1A2…Ak)B (A1A2…AkB) (A1A2…AkB)0 A1A2…AkB0
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归谬法实例
例4 前提：(pq)r, rs, s, p
结论：q
证明 用归缪法
①q
主要内容 推理的形式结构 推理的正确与错误 推理的形式结构 判断推理正确的方法 推理定律 自然推理系统P 形式系统的定义与分类 自然推理系统P 在P中构造证明:直接证明法、附加前提证明法、归谬法
1
3.1 推理的形式结构
所谓推理是指从前提出发推出结论的思维过程。
5
推理定律——重言蕴涵式
1. A (AB)
附加律
2. (AB) A
化简律
3. (AB)A B
假言推理
4. (AB)B A
拒取式
5. (AB)B A
析取三段论
6. (AB)(BC) (AC)
假言三段论
7. (AB)(BC) (AC)
等价三段论
8. (AB)(CD)(AC) (BD)
构造性二难
(3) 证明
① rs
前提引入
② s
前提引入
③ r
①②拒取式
④ (pq)r 前提引入
⑤ (pq)
③④拒取式
⑥ pq
⑤置换
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附加前提证明法
附加前提证明法 适用于结论为蕴涵式
欲证
前提：A1, A2, …, Ak 结论：CB
等价地证明
前提：A1, A2, …, Ak, C 结论：B
理由：
(A1A2…Ak)(CB)
前提：A1, A2, … , Ak 结论：B 做法 在前提中加入B，推出矛盾. 理由
A1A2…AkB (A1A2…Ak)B (A1A2…AkB) (A1A2…AkB)0 A1A2…AkB0
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归谬法实例
例4 前提：(pq)r, rs, s, p
结论：q
证明 用归缪法
①q
离散数学第五版第四章(耿素云屈婉玲张立昂编著) ppt课件
证明：设A=、B={1}、C={2}、D={3}
(AB)×(CD)={<1,2>、<1,3>}
(A×C)(B×D)={<2,1>、<2,3>}
所以：等式不成立 （3）(A-B)×(C-D)=(A×C)-(B×D)
证明：设A={1}、B={1}、C={2}、D={3}
(A-B)×(C-D)=
(xAyB) (xAyC)
<x,y>A×B <x,y>A×C
<x,y>(A×B)(A×C) PPT课件
9
4.1迪卡尔乘积与二元关系
5) 迪卡尔乘积运算对并和交运算满足分配律，即： (4)（BC）×A= (B×A)(C×A）
证明： 对于任意的<x,y>
<x,y>（BC）×A
PPT课件
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4.1迪卡尔乘积与二元关系
例5：设A={a,b}，R是P(A)上的包含关系， R={<x,y>|x,yP(A)xy}
解：P(A)={,{a},{b},{a,b}} R={<, >,<,{a}>,<,{b}>,<,{a,b}>, <{a},{a}>,<{a},{a,b}>,<{b},{b}>, <{b},{a,b}>,<{a,b},{a,b}>}
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4.1迪卡尔乘积与二元关系
例4：设A,B,C,D为任意集合，判断真假。 （1）A×B=A×CB=C 证明：若A=，B={1}，C={2} 则A×B=A×C=，而BC。 所以：命题真假不定
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离散数学屈婉玲第七章ppt课件
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关系运算(逆与合成)
定义7.7 关系的逆运算 R1 = { <y, x> | <x, y>R }
定义7.8 关系的合成运算 FG = { <x, y> | t (<x, t >F <t, y >G) }
例6 R = {<1,2>, <2,3>, <1,4>, <2,2>} S = {<1,1>, <1,3>, <2,3>, <3,2>, <3,3>} R1 = {<2,1>, <3,2>, <4,1>, <2,2>} RS = {<1,3>, <2,2>, <2,3>} SR = {<1,2>, <1,4>, <3,2>, <3,3>}
<x,y>=<u,v> x=uy=v.
可编辑课件
2
笛卡儿积
定义7.2 设A,B为集合，A与B的笛卡儿积记作AB，且 AB = {<x,y>| xAyB}.
例1 A={1,2,3}, B={a,b,c} AB ={<1,a>,<1,b>,<1,c>,<2,a>,<2,b>,<2,c>,<3,a>,<3,b>,<3,c>} BA ={<a,1>,<b,1>,<c,1>,<a,2>,<b,2>,<c,2>,<a,3>,<b,3>,<c,3>} A={}, B= P(A)A = {<,>, <{},>} P(A)B =
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..
……
..
……
..
……
aann aannaa11 aannaa22 …… aannaann
二元运算的运算表
aai i aa11 aa11 aa22 aa22 .. .. .. .. .. .. aann aann
一元运算的运算表
6
运算表的实例
例2 设 S=P({a,b})，S上的和 ∼运算的运算表如下
{a} {a}{b} {b{}a,b{}a,b} x x ∼x ∼x {a} {a}{b} {b}{a,b{}a,b} {a,b{}a,b} {a} {a} {a} {a} {a.b{}a.b{}b} {b} {a} {a} {a} {a} {b} {b} {b} {b{}a,b{}a,b} {a} {a} {b} {b} {b} {b} {a,b{}a,b}{a,b{}a,{bb}} {b}{a} {a} {a,b{}a,b}
对于x∈S，如果存在yl (或yr)∈S使得 yl◦x=e（或x◦yr=e）
则称yl (或 yr)是x的左逆元（或右逆元）. 关于◦运算，若y∈S 既是 x 的左逆元又是 x 的右逆元，则称 y为x的逆元. 如果 x 的逆元存在，就称 x 是可逆的.
可以证明： 对于给定二元运算，单位元或零元如果存在，则是唯一的. 对于可结合的二元运算，给定元素若存在逆元，则是唯一
3
实例
(4) 设Mn(R)表示所有n 阶(n≥2)实矩阵的集合，即
Mn(R)aaan 12111
a12 a22
an2
a1n a2n
ann
aijR, i,j1,2,..n.,
矩阵加法、乘法是Mn(R)上的二元运算. 转置是一元运算.
(5) S为任意集合，则∪、∩、－、 为P(S)上二元运算. 运算 为一元运算.
(6) SS为S上的所有函数的集合，则合成运算为SS上二元运算. 求反函数不一定是一元运算.
4
二元与一元运算的表示
1．算符 可以用◦, ∗, ·, , , 等符号表示二元或一元运算，称为算符. 对二元运算◦，如果 x 与 y 运算得到 z，记做 x◦y = z 对一元运算, x的运算结果记作x.
2．表示二元或一元运算的方法: 解析公式和运算表 公式表示 例 设R为实数集合，如下定义R上的二元运算∗：
交与对称差 对可分配 无
10
特异元素：单位元、零元
定义14.7-9 设◦为S上的二元运算, (1) 如果存在el (或er)S，使得对任意 x∈S 都有
el◦x = x (或 x◦er = x)， 则称el (或er)是S中关于◦运算的左(或右)单位元. 若e∈S关于◦运算既是左单位元又是右单位元，则称e为S上 关于◦运算的单位元. 单位元也叫做幺元.
x, y∈R, x ∗ y = x. 那么 3∗4 3， 0.5∗(3) = 0.5
5
运算表
运算表：表示有穷集上的一元和二元运算
aa11 aa22 …… aann
aa11 aa11aa11 aa11aa22 …… aa11aann
aa22 aa22aa11 aa22aa22 …… aa22aann
(2) 如果存在 l (或 r)∈S，使得对任意 x∈S 都有 l ◦x = l (或 x◦ r = r)，
则称 l (或 r)是S 中关于◦运算的左(或右)零元. 若 ∈S 关于◦运算既是左零元又是右零元，则称为S上关
于运算◦的零元.
11
可逆元素和逆元
(3) 设◦为S上的二元运算, 令e为S中关于运算的单位元.
函数复合
无
有
无
9
实例
Z, Q, R分别为整数、有理数、实数集；Mn(R)为n阶实 矩阵集合, n2；P(B)为幂集；AA为从A到A的函数集，|A|2
集合 Z,Q,R
Mn(R) P(B)
运算
分配律
吸收律
普通加法+与乘法 对+可分配
无
+对不分配
矩阵加法+与乘法 对+可分配
无
+对不分配
并与交
对可分配
有
对可分配
2
14.1 代数系统的基本概念
定义14.1 设S为集合，函数f：SSS 称为S上的二元运算， 简称为二元运算．函数 f:S→S 称为S上的一元运算，简 称一元运算. S 中任何元素都可以进行运算，且运算的结果惟一． S 中任何元素的运算结果都属于 S，即 S 对该运算封闭．
例1 (1) 自然数集合N上的加法和乘法是N上的二元运算，但 减法和除法不是． (2) 整数集合Z上的加法、减法和乘法都是Z上的二元运算， 而除法不是．求一个数的相反数是Z上的一元运算. (3) 非零实数集R*上的乘法和除法都是R*上的二元运算，而 加法和减法不是．求倒数是R*上的一元运算.
定义14.5-6 设◦和∗为S上两个不同的二元运算, (1) 若对任意x,y,z∈S有 (x∗y)◦z=(x◦z)∗(y◦z)，
z◦(x∗y)=(z◦x)∗(z◦y), 则称◦运算对∗运算满足分配律. (2) 若和∗都可交换,且对任意x,y∈S有 x◦(x∗y)=x，x∗(x◦y)=x,
则称◦和∗运算满足吸收律.
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实例
Z, Q, R分别为整数、有理数、实数集；Mn(R)为n阶实 矩阵集合, n2；P(B)为幂集；AA为从A到A的函数集，|A|2
集合
运算
交换律 结合律 幂等律
Z,Q,R 普通加法+
有
有
无
普通乘法
有
有
无
Mn(R) 矩阵加法+
有
有
无
矩阵乘法
无
有
无
P(B)
并
有
有
有
交
有
有
有
相对补
无
无
无
对称差
有
有
无
AA
7
二元运算的性质
定义14.2-4 设◦为S上的二元运算, (1) 若对任意x,y∈S 有 x◦y=y◦x, 则称运算在S上满足交换律. (2) 若对任意x,y,z∈S有 (x◦y)◦z=x◦(y◦z), 则称运算在S上满足结
合律. (3) 若对任意x∈S 有 x◦x=x, 则称运算在S上满足幂等律.
第五部分 代数系统简介
主要内容 二元运算及其性质
二元运算和一元运算、二元运算性质、特异元素 代数系统的概念 几个典型的代数系统
半群、独异点、群 环与域 格与布尔代数 代数系统的同构与同态
1
第十四章 代数系统简介
主要内容 二元运算及其性质 一元和二元运算定义及其实例 二元运算的性质 代数系统 代数系统定义及其实例 子代数 积代数 代数系统的同态与同构