Расчетная работа по дискретной математике
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ)
Кафедра №805
«Математическая
кибернетика»
Вариант №19
Расчетная работа по дискретной математике
Студент:
Чумин Олег
Группа:
№18-101
Преподаватель: доцент
Рыбин
Владимир
Васильевич.
- 2000…2001 гг.
-
Расчетная работа по дискретной математике
студента группы 18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
2
Элементы математической логики и теории булевых функций.
1. Определить для
заданной формулы логики
высказываний:
а.) Определить таблицу
истинности.
б.) ДНФ, КНФ,
СДНФ,
СКНФ методом равносильных преобразований.
в.) Задать табличным
способом соответствующую булеву
функцию.
г.) Найти СДНФ
и СКНФ табличным
способом (сравнить
со СДНФ, СКНФ,
полученными в пункте
«б»).
д.) Указать минимальную ДНФ и
соответствующую ей
переключательную
схему.
е.) Построить многочлен
Жегалкина.
Формула
- (Y&Z) ~
(Z⊃X).1
Решение:
а) Определяем таблицу
истинности.
Придавая
каждой переменной формулы
одно из истинностных значений
{И,
Л}2 и учитывая, что каждое
вхождение знака
относится к наикратчайшей
подформуле, следующей за
ним.
Список переменных формулы
содержит три 3
переменных – <X, Y, Z> ! ∃23 = 8 – оценок3 списка переменных.
X, Y, Z, Y&Z, (Y&Z), Z,
Z⊃X, (Y&Z) ~ (Z⊃X)
X Y Z Y&Z (Y&Z) Z
Z⊃X (Y&Z) ~ (Z⊃X)
1 И И
И И Л
Л И Л
2 И И
Л Л И
И И И
3 И Л
И Л И
Л И И
4 Л И
И И Л
Л И Л
5 И Л
Л Л И
И И И
6 Л Л
И Л И
Л И И
7 Л И
Л Л И
И Л Л
8 Л Л
Л Л И
И Л Л
б.) Определяем ДНФ4,
КНФ5, СДНФ6, СКНФ7 методом равносильных
преобразований.
1 символ отрицания
«не A»
& символ
коньюнкции двух высказываний A&B «A и B», есть высказывание истинное тогда
и только
тогда, когда истинны
оба высказывания A и B;
V символ дизьюнкции двух высказываний AVB «A или B», есть высказывание ложное тогда
и только
тогда, когда оба
высказывания ложны
~ символ эквиваленции двух высказываний A~B «A эквивалентно B», есть высказываение истинное
тогда
и только тогда, когда истинны
A и B;
⊃
символ импликации двух
высказываний A
⊃ B «A влечет B», есть высказывание ложное тогда
и только
тогда, когда A истинно, а B ложно.
2 И – истина, Л - ложь
3 сопоставление каждой
переменной списка некоторого истинностного значения
4 Формула находится
в дизьюнктивной нормальной форме (ДНФ),
если она является
дизьюнкцией (быть
может
одночленной) элементарных коньюнкций
5 Формула находится
в коньюктивной нормальной форме (КНФ),
если она является
коньюнкцией (возможно
одночленной) элементарных дизьюнкций
Расчетная работа по дискретной математике
студента группы 18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
3
Находим
ДНФ,
пользуясь алгоритмом нахождения ДНФ:
1-й этап. Преобразуем исходную
формулу в равносильную, в которой
отсутствуют операции эквиваленции « ~ » и импликации « ⊃ ». Для этого
заменяем
любые подформулы вида
A ⊃ B на A V B, так как
A B A ⊃ B
A A V B
И
И И Л
И
И
Л Л Л
Л
Л
И И И
И
Л
Л И И
И
т.е. A ⊃ B ≡ A V B.
A ~ B ≡ (A & B) V (A &B)
A B A B A & B A &B (A & B) V
(A &B) A ~ B
И
И Л Л
И Л И
И
И
Л Л И
Л Л Л
Л
Л
И И Л
Л Л Л
Л
Л
Л И И
Л И И
И
(Y&Z) ~
(Z ⊃X) ≡ (Y&Z) ~ (Z
V X) ≡ (Y V Z)
~ (Z V X) ≡
≡
((Y V Z)
& (Z V X)) V ((Y V Z)
& (Z V X)) ≡
2-й этап.
Вносим
знак отрицания «»
под скобки, пользуясь законами
де Моргана8, и
сокращаем
«»по закону
снятия двойного отрицания9.
≡
((Y V Z)
& (Z V X)) V ((Y
& Z) & (Z &X))
≡
≡
((Y V Z)
& (Z V X)) V ((Y & Z) & (Z &X))
≡
3-й этап.
Так
как полученная формула
не находится в
ДНФ (V
не элементарных
конъюнкций), то применяем
законы дистрибутивности & относительно V10.
≡
[(Y V Z)
& (Z V X)] V [(Y & Z) & (Z &X)]
≡
≡
[(Y V Z)
& (Z V X)] V (Y & Z &Z &X)11 ≡
≡
[((Y V Z)
& Z) V ((Y
V Z) & X)] V (Y & Z &Z &X)
≡
6 СДНФ – совершенная дизьюнктивная нормальная форма
7 СКНФ – совершенная коньюктивная нормальная форма
8 (A&B)≡A VB
– первый закон де
Моргана,
(A V B)≡A &B
– второй закон де
Моргана
9 A
≡ A – закон снятия
двойного отрицания
10 A&(B V C) ≡
(A&B) V (A&C) – закон
дистрибутивности & относительно V
11 скобки можно
убрать пользуясь законом
коммутативности по
&: A&B≡B&A и по
этому же закону
меняем
местами
подформулы
Расчетная работа по дискретной математике
студента группы 18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
4
≡
[(Z & (Y V Z))
V (X & (Y V Z))] V (Y & Z &Z &X)
≡
≡
[((Z &Y) V (Z &Z)) V ((X &Y) V (X & Z))]12 V
(Y & Z &Z
&X) ≡
≡
(Z &Y) V (Z &Z) V (X &Y) V (X & Z) V (Y & Z &Z &X)
≡
полученная формула находится
в ДНФ
Используя
закон поглощения13 сокращаем полученную формулу до
вида:
≡
(Z &Y) V (X &Y) V (X & Z) V (Z &Z) V ((Z &Z) &(Y &X) ≡
≡
(Z &Y) V (X &Y) V (X & Z).
Находим
КНФ (Y&Z) ~
(Z⊃X) пользуясь алгоритмом.
Для
этого воспользуемся формулой
с «тесными» отрицаниями, полученной в
предыдущем пункту14 (2-й этап) при нахождении ДНФ:
≡
((Y V Z)
& (Z V X)) V ((Y & Z) & (Z &X))
≡
так
как формула не
находится в КНФ
то применяем закон
дистрибутивности V
относительно &15
≡
((Y V Z)
& (Z V X)) V (Y & Z & Z &X)
≡
≡
(Y & Z & Z &X)
V ((Y V Z) & (Z V X)) ≡
≡
[(Y & Z & Z &X)
V (Y V Z)] & [(Y & Z & Z &X)
V (Z V X)] ≡
≡
[(Y V Z)
V ((Y & Z) & (Z
&X))] & [(Z V X) V ((Y & Z)
& (Z &X))] ≡
≡
[((Y V Z)
V (Y & Z)) & ((Y
V Z) V (Z &X))]
& [((Z V X) V (Y & Z)) &
& ((Z V X) V (Z &X))]
≡
≡
[(Y V Z)
V (Y & Z)] & [(Y
V Z) V (Z &X)]
& [(Z V X) V (Y & Z)] &
& [(Z V X) V (Z &X)]
≡
≡
[((Y V Z)
V Y) & ((Y
V Z) V Z)] & [((Y V Z)
V Z) & ((Y V Z)
VX)] &
& [((Z V X) V Y) & ((Z V X) V Z))] & [((Z V X) V
Z) & ((Z V X) VX)] ≡
≡
(Y V Z
V Y) & (Y V Z V Z) & (Y V Z
V Z) & (Y V Z
VX) &
& (Z V X V Y) & (Z V X V Z) & (Z V X V Z) & (Z V X VX) ≡
≡
(Y V Z
V Y) & (Y V Z V Z) & (Y V Z
V Z) & (Y V Z
VX) &
& (Z V X V Y) & (Z V X V Z) & (Z V X V Z) & (Z V X VX) ≡
полученная формула находится
в КНФ, воспользовавшись законом
индемпотентности V16, получаем следующий
сокращенный вид формулы:
≡
(Y V Z
V Y) & (Y V Z V Z) & (Y V Z)
& (Y V Z VX)
&
& (Z V X V Y) & (Z V X) & (Z V X V Z) & (Z V X VX) ≡
теперь
применяем 1-й
закон поглощения17:
≡
(Y V Z)
& (Z V X).
Находим
СДНФ по алгоритму:
1-й этап. Воспользовавшись полученной ДНФ
12 скобки убираем, пользуясь законом
коммутативности по
V: AVB≡BVA
13 2-й закон
поглощения AV(A&B)
≡ A
14 можно также
воспользоваться следующей
равносильностью A ~ B ≡ (A V B) & ( A V B)
15 A V (B & C) ≡
(A V B) & (A V C) – закон
дистрибутивности V относительно &
16 AVA≡A – закон идемпотентности V
17 A&(AVB)≡A – 1-й закон
поглощения
Расчетная работа по дискретной математике
студента группы 18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
5
≡
(Z &Y) V (X &Y) V (X & Z) ≡
2-й этап. Вычеркиваем все
элементарные &,
в которые входит
одновременно
переменная и ее
отрицание –
это тоже уже
проделано,
так как в
полученной
формуле, находящейся в
ДНФ мы провели
сокращение,
пользуясь законами
поглощения.
3-й этап
Этот
этап тоже выполнен, так как
в каждой элементарной конъюнкции
полученной тождественной формулы
любая переменная или
ее отрицание
встречается только один
раз.
4-й этап
относительно всего списка
переменных <X,
Y, Z> в формуле
≡
(Z &Y) V (X &Y) V (X & Z) ≡ (X
&Y) V (Y & Z)V (X & Z) ≡
в
каждой из элементарных конъюнкций отсутствует одна из
переменных
списка. Применяем 2-ю формулу
расщепления18:
≡
(X &Y) V (Y
& Z)V (X & Z)
≡ [((X &Y) & Z)V((X &Y) & Z)]
V [((Y & Z)
& X) V ((Y & Z)&X)] V [((X & Z) & Y) V ((X & Z) & Y)]
≡
≡
(X &Y & Z) V (X &Y&Z)
V (Y & Z & X) V (Y & Z&X) V (X & Z & Y) V
(X & Z
& Y) ≡
5-й этап. В каждой
элементарной конъюнкции полученной формулы
переставляем конъюнктивные члены, так, чтобы для
каждого i
= (1, 2, 3, … n)
на
i-м месте
стоял Xi или Xi.
≡
(X &Y & Z) V (X &Y&Z)
V (X &Y & Z) V (X & Y
& Z) V (X & Y &Z)
V
(X &Y
& Z) ≡
6-й этап. Повторяющиеся элементарные конъюнкции по
закону
идемпотентности сокращаем:
≡
(X &Y & Z) V (X &Y&Z)
V (X &Y & Z) V (X & Y
& Z) V (X & Y &Z)
V
(X &Y
& Z) ≡
≡
(X &Y & Z) V (X &Y&Z)
V (X & Y & Z) V (X & Y &Z) V (X&Y&Z) ≡
≡
(X &Y & Z) V (X &Y&Z)
V (X & Y & Z) V (X & Y &Z).
Получили
тождественную формулу, находящуюся в
СДНФ.
Определяем СКНФ по
такому же алгоритму, что и
СДНФ,
но с заменой
знаков
V на & и & на V:
1-й этап.
Используем формулу, полученную при
нахождении КНФ.
≡
(Y V Z)
& (Z V X) ≡
18 формулы расщепления: A ≡ (A&B)V(A&B) - 1-я, A ≡ (AVB)&(AVB) – 2-я
Расчетная работа по дискретной математике
студента группы 18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
6
2-й этап. Пройден при
нахождении КНФ.
3-й этап. Пройден при
нахождении КНФ.
4-й этап.
≡
(Y V Z)
& (Z V X) ≡ [((Y V Z)
V X) & ((Y
V Z) V X)] & [((Z V X) V Y)
& ((Z V X) V Y)] ≡
≡
(Y V Z
V X) & (Y V Z V X)
& (Z V X V Y) & (Z V X V Y) ≡
5-й этап.
≡
(X VY V Z)
& (X VY V Z)
& (X V Y V Z) & (X V Y
V Z) ≡
6-й этап.
≡
(X VY V Z)
& (X VY V Z)
& (X V Y V Z) & (X V Y
V Z).
Сокращать
нечего,
все элементарные дизъюнкции попарно различны,
полученная тождественная формула
находится в СКНФ.
в.) Задаем табличным
способом соответствующую булеву19 функцию {И = 1,
Л
= 0}.
X Y Z Y&Z (Y&Z) Z
Z⊃X (Y&Z) ~ (Z⊃X)
1 1 1 1 1 0 0 1 0
2 1 1 0 0 1 1 1 1
3 1 0 1 0 1 0 1 1
4 0 1 1 1 0 0 1 0
5 1 0 0 0 1 1 1 1
6 0 0 1 0 1 0 1 1
7 0 1 0 0 1 1 0 0
8 0 0 0 0 1 1 0 0
г.) Определяем СДНФ
и СКНФ табличным
способом:
СДНФ
Выберем
в таблице соответствующей булевой функции
все те строки, в
которых
fA
= (Y&Z) ~
(Z⊃X) = 1:
X Y Z Y&Z (Y&Z) Z
Z⊃X (Y&Z) ~ (Z⊃X)
2 1 1 0 0 1 1 1 1
3 1 0 1 0 1 0 1 1
5 1 0 0 0 1 1 1 1
6 0 0 1 0 1 0 1 1
19 произвольная n-местная функция
измножества {0,
1}
Расчетная работа по дискретной математике
студента группы 18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
7
Для
каждой из этих
строк строим ассоциированные с ними
элементарные
конъюнкции:
<X, Y, Z>
<1, 1, 0> !(X & Y &Z)
<1, 0, 1> !(X &Y
& Z)
<1, 0, 0> !(X &Y
&Z)
<0, 0, 1> !(X
&Y & Z)
Составляем дизъюнкцию, полученных элементарных конъюнкций:
(X & Y &Z) V (X &Y & Z) V (X &Y &Z)
V (X &Y & Z),
полученная тождественная формула
находится в СДНФ
для исходной.
СКНФ
Выберем
в таблице соответствующей булевой функции
все те строки, в
которых
fA
= (Y&Z) ~
(Z⊃X) ≠ 1:
X Y Z Y&Z (Y&Z) Z
Z⊃X (Y&Z) ~ (Z⊃X)
1 1 1 1 1 0 0 1 0
4 0 1 1 1 0 0 1 0
7 0 1 0 0 1 1 0 0
8 0 0 0 0 1 1 0 0
Для
каждой из этих
строк строим ассоциированные с ними
элементарные
дизъюнкции:
<X, Y, Z>
<1, 1, 1> !(X
V Y VZ)
<0, 1, 1> !(X VY
V Z)
<0, 1, 0> !(X VY
V Z)
<0, 0, 0> !(X V Y V Z)
Составляем конъюнкцию, полученных элементарных дизъюнкций:
(X
V Y VZ) & (X VY V Z)
& (X VY V Z) & (X V Y V Z)
полученная тождественная формула
находится в СКНФ
для исходной.
Сравниваем со СДНФ
и СКНФ, полученными в
пункте «б».
СДНФ
(X &Y
& Z) V (X &Y&Z) V (X
& Y & Z) V (X & Y &Z) тождественными
преобразованиями,
(X & Y &Z) V (X &Y & Z) V (X &Y &Z)
V (X &Y & Z) " по
таблице,
видно, что полученные СКНФ различны
только расположением элементарных
дизъюнкций.
СКНФ
Расчетная работа по дискретной математике
студента группы 18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
8
(X VY
V Z) & (X VY
V Z) & (X V Y V Z) & (X V Y V Z) тождественными
преобразованиями,
(X
V Y VZ) & (X VY V Z)
& (X VY V Z) & (X V Y V Z) " по таблице,
различны
только расположением элементарных конъюнкций.
д.) Определение минимальной ДНФ.
Пользуемся методом Блейка
определяем сокращенную ДНФ.
1-й этап.
Воспользуемся полученной формулой, находящейся в
СДНФ относительно
списка
переменных <X,
Y, Z>:
(X &Y
& Z) V (X &Y&Z) V (X
& Y & Z) V (X & Y &Z).
2-й этап.
Применяем
правило обобщенного склеивания20:
Записываем все возможные
склеивания элементарных конъюнкций.
(X & (Y
& Z)) V (X
& (Y & Z)) ≡
(X &Y & Z) V (X & Y
& Z) V (Y & Z),
((X &Y)
& Z) V ((X &Y)
&Z) ≡ (X &Y
& Z) V (X &Y
&Z) V (X &Y),
(X &Y
& Z) V (X & Y &Z)
no,
(X &Y&Z) V (X & Y &Z) ≡ (X
&Y&Z) V (X & Y &Z) V (X & Z),
(X &Y&Z) V (X
& Y & Z) no,
(X
& Y & Z) V (X & Y &Z) no.
В
результате получаем формулу, находящуюся в
ДНФ и выражающую
функцию
fA:
(X &Y
& Z) V (X & Y & Z) V (Y & Z) V (X &Y & Z) V (X &Y &Z)
V (X
&Y)
V (X &Y&Z) V (X & Y &Z) V (X & Z) ≡
3-й этап. Применяем законы
идемпотентности и
поглощения:
≡
(Y & Z) V (X &Y) V (X & Z), которая отличается только расположением
конъюнктивных членов от
полученной формулы в
ДНФ ≡ (Z &Y)
V (X &Y) V
(X & Z).
Получили
сокращенную формулу, находящуюся в
ДНФ:
(Y
& Z) V (X &Y)
V (X & Z)
Дальнейшие склеивания невозможны, так как
в элементарных конъюнкциях
переменные разноименные.
Определяем минимальную ДНФ
с использование ядровых
импликантов.
(Y
& Z) V (X &Y)
V (X & Z)
20 (A & B) V (A & B) ≡ (A
& B) V (A & B) V B – правило ______обобщенного склеивания.
Расчетная работа по дискретной математике
студента группы 18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
9
Выделим
ядровые импликанты,21 для этого
составим таблицу значений
для
простых
импликантов булевой функции
fA(X, Y, Z)
X Y Z Y
Z fA(X, Y, Z) Y
& Z X &Y
X & Z
1 0 0 0 1 1 0 0 0 0
2 0 0 1 1 0 1 1 0 0
3 0 1 0 0 1 0 0 0 0
4 1 0 0 1 1 1 0 1 1
5 1 0 1 1 0 1 1 1 0
6 1 1 0 0 1 1 0 0 1
7 1 1 1 0 0 0 0 0 0
8 0 1 1 0 0 0 0 0 0
Из
таблицы видно, что оценка
<1, 0, 0> является собственной22 оценкой для
Y & Z, а оценка
<0, 0, 1> - для X & Z,
т.е. эти импликанты являются ядровыми
и
войдут в минимальную ДНФ.
Рассмотрим V
найденных ядровых
импликантов: (Y & Z) V (X & Z). В каждой
из строк с
номерами 2,
4,5,6 в
которых
fA
принимает значение 1, содержится, по крайней
мере,
одна единица в
столбцах
соответствующих X & Z
и Y & Z, т.е.
указанные импликанты
«покрывают» булеву функцию
fA.
Определили минимальную ДНФ: (Y & Z) V (X & Z).
Строим
переключательную схему, соответствующую найденной
минимальной
ДНФ
(Y & Z) V (X & Z):
(Y
& Z) V (X & Z)
21 Допустимой коньюнкцией или имликантом булевой функции
fA
(X1, X2,
… Xn)
называется элементарная
коньюнкция C ≠ 0 со списком
переменных <
X1,
X2,
… Xn >
такая,
что C
V fA ≡ fA.
Импликант называется
простым, если после
отбрасывания любой переменной из C получается элементарная коньюнкция, не
являющаяся импликантом.
Простой
импликант булевой функции
fA
называется ядровым, если удаление
его из сокращенной ДНФ функции
fA приводит к
ДНФ,
которая не равносильна исходной ДНФ.
22 Простой импликант
является ядровым тогда
и только тогда, когдасуществует оценка
списка переменных, на
которой
он имеет значение
1 а остальные
простые импликанты принимают
значение 0.
Z
X Z
Y
Расчетная работа по дискретной математике
студента группы 18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
10
е.) Строим многочлен
Жегалкина23.
1-й этап. : (Y&Z) ~
(Z ⊃ X), избавляемся от
знаков ~,
⊃V используя
равносильности A ⊃ B ≡ (A
& B), A~B ≡ A+B+124,
AVB ≡ (A &B)
–
(Y&Z) ~
(Z ⊃ X) ≡ (Y&Z) + (Z
⊃ X) + 1 ≡ (Y&Z) +
(Z & X) + 1 ≡
2-й этап. & Заменяем на
« ! »,
A на A+1.
3-й этап. Раскрываем скобки.
≡
(YZ) + ((Æ + 1)(X + 1)) + 1 ≡ YZ + 1 + (ÆX + X + Z + 1) + 1 ≡
≡
YZ + 1 + ÆX + X + Z + 1 + 1 + 1 ≡
4-й этап. Полученный многочлен
упрощаем.
≡
YZ + ÆX+ X + Z.
Многочлен
Жегалкина для заданной
формулы имеет следующий
вид:
YZ + ÆX+ X + Z.
2. Проверить
правильность рассуждений.
Если я встречу своего
приятеля,
то мы с ним пропустим
первое занятие. Либо я рано утром
поеду в институт,
либо
я пропущу первое
занятие.
Если я поеду рано
утром в
институт, то встречу своего
приятеля.
Следовательно, я
пропущу первое занятие
только тогда,
когда встречусь со
своим приятелем.
Решение:
встречу своего приятеля
–
X1; пропустим
первое занятие – X2; я
рано
утром
поеду в институт
–
X3;
X1⊃X2, X3~X2, X3⊃X1
X1⊃X2
F = [(X1⊃X2)&(X3~X2)&(X3⊃X1)]⊃(X1⊃X2);
G = (X1⊃X2)&(X3~X2)
H = (X1⊃X2)&(X3~X2)&(X3⊃X1);
23 Многочлен
Жегалкина - Многочлен Жегалкина
представляет собой сумму
попарно различных членов
вида
Xi1 Xi2 … Xik (0 < i1 < i2 < … < ik < n+1), а
также свободного члена
d,
где d ∈{0, 1}.
24Логическое сложение – X+Y и
X&Y.
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
11
Составляем таблицу истинности (23 = 8 строк):
X1 X2 X3 X1⊃X2 X3~X2 X3⊃X1 G H F
И
И И И
И И И
И И
И
И Л И
Л И Л
Л И
И
Л И Л
Л И Л
Л И
И
Л Л Л
И И Л
Л И
Л
И И И
И Л И
Л И
Л
И Л И
Л И Л
Л И
Л
Л И И
Л Л Л
Л И
Л
Л Л И
И И И
И И
Рассуждение правильно, так
как формула тождественно истинная (см.
построенную выше таблицу).
В
случае большего числа
высказывательных переменным (>3)
можно проверить
следующим
образом (доказательство от
противного): Пусть F не
тождественно
истинная
формула, тогда в
силу свойств коньюнкции получаем, что:
[(X1⊃X2) & (X3~X2) & (X3⊃X1)] ⊃ [X1⊃X2]
Но
так как X1⊃X2 = И, то
приходим к противоречию,
что и доказывает
правильность рассуждений и
истинность формулы.
Начальные понятия
теории множеств.
3. Доказать
тождество.
(A \ B) \ C = (A \
C) \ (B \ C). 25
25 A\B – Относительное дополнение множества
B
до множества A
И И И л
л
И
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
12
Множества,
стоящие в левой
и правой частях
равенства изображаем с
помощью
диаграмм Эйлера – Венна:
Рис.
1
A\B – все
элементы A, которые не
принадлежат B.
Рис.
2
(A \ B) \ C - все
элементы A \ B,
которые
не принадлежат C
Рис.
3
(A \ B) \ C
Рис.
4
A \ C - все
элементы A,
которые
не принадлежат C.
Рис.
5
B \ C – все
элементы B, которые не
принадлежат C.
A
C
B
U
A
C
B
U
A
C
B
U
A
C
B
U
U
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
13
Рис.
6
(A \ C) \ (B \ C) –
все элементы A \ C,
которые
не принадлежат B \ C.
Рис.
7
(A \ C) \ (B \ C)
Рис.
3 и 7 иллюстрируют равенство
множеств (A \ B) \ C и (A \ C) \ (B \ C).
Решение-2
(по принадлежности элемента):
Пусть x∈(A\B)\C ⇒ x∈A\B x∉C ⇒
x∉C и (x∈A и x∉B)
x∈A, x∉B, x∉C ⇒ x∈A\C и x∉B\C ⇒x∈(A\C)\(B\C)
x∈(A\C)\(B\C) ⇒ x∈A\C и
x∉B\C ⇒ x∈A, x∉C и
x∉B\C
x∈A, x∉B, x ∉C ⇒ x∈(A\B)\C.
Решение-3
(метод тождественных преобразований)
(A \ C) \ (B \ C) = (A"C)"
(B "C) = A"C
" (B #C) = (A"C
" B) #(A"C
"C) = A"C
" B
=
= (A \ B) \ C.
Решение-4
(метод характеристической функции)
∉
∈
=
x A
x A
A
0,
1,
á ;
A#B A B A"B á =á +á −á ;
A
B A B á =á
⋅á "
1 . A
A á = −á
= = ⋅ ⋅ = ⋅ (1−
) ⋅ (1− )
= (
− ⋅ ) ⋅
(1− )
= ( A\B)\C
A B C A B C A B C A A B C á
á á á á á á á á
á á á "
"
( ); A A C A B A
B C = á
−á ⋅á −á ⋅á +á ⋅á ⋅á
= = ⋅ (1− )
⋅ = ⋅ (1−
) ⋅ (
+ − )
= ( A\C)\(B\C) A"C"(B"C) A
C B#C
A C B C B"C
á á á á á
á á á á á
= ⋅ (1− )
⋅ (
+ − ⋅ ) = ⋅
(1− )
⋅ (1− + − (1−
) ⋅ )
= A C B C B C A C B C B C á á á á á
á á á á á á á
= (
− ⋅ ) ⋅
(1− + − ( −
)) = (
− ⋅ ) ⋅
(1− + − + ) = A
A C B C C C B A A C B C C C B á á á á á á á á
á á á á á á á á
= − ⋅ ⋅ − + = − + ⋅
⋅ − ⋅ + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ = A
A C B C B A A B A B C A C A B C A B C C (á á á )
(1 á á á ) á á á á á á á á
á á á á á á á
A
A B A B C A C =á −á á +á ⋅á ⋅á −á ⋅á
A
C
B
U
U
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
14
Решение-5
(логический метод)
A# B→ XVY; A" B→ X
&Y; A→ X
(A \ C) \ (B \ C) = (A"C) "(B "C) =(X&Z)&(Y&Z)=X&Z&(YVZ) = G;
(A \ B) \ C = A"C
" B
=X&Z&Y = I;
Составляем таблицу истинности (23=8 строк):
X Y Z Y Z
YVZ X&Z G I
И
И И Л
Л И Л
Л Л
И
И Л Л
И Л И
Л Л
И
Л И И
Л И Л
Л Л
Л
И И Л
Л И Л
Л Л
Л
Л И И
Л И Л
Л Л
Л
И Л Л
И Л Л
Л Л
И
Л Л И
И И И
И И
Л
Л Л И
И И Л
Л Л
У
правой и левой
частей доказываемого тождества
формулы логики
высказываний,
соответствующие этим
частям равносильны.
Отношения и
функции.
4. Задано
бинарное отношение ñ = {<1, 1>, <1, 4>, <2,
2>, <2, 3>, <2, 4>, <3, 3>,
<3, 4>,
<4, 4>}
на
множестве X = {1, 2, 3, 4}. Является ли
оно рефлексивным,
симметричным,
антисимметричным, транзитивным?
Найти
D(ñ), R(ñ), ñ−1, ñ2 или (ñ ï ñ).
Изобразите указанное бинарное
отношение на координатной плоскости.
Решение:
Пользуясь
определением и рассматривая первые и
вторые компоненты
упорядоченных пар, находим соответственно:
- область
определения заданного отношения
ñ
D(ñ) = {x ∈X | ∃ y ∈X, ! <x, y> ∈ ñ}
= {1, 2, 3, 4};26
- область
___________значений заданного отношения
ñ
R(ñ) = {y ∈
X
| ∃ x ∈
X,
! <x, y> ∈ ñ}
= {1, 2, 3, 4}.
Находим
обратное отношение ñ-1 к заданному
ñ:
- ñ-1 = {<y, x> | <x, y> ∈ ñ}
=
= {<1, 1>,
<4, 1>, <2, 2>, <3, 2>, <4, 2>, <3, 3>, <4,
3>, <4, 4>}.
Для
нахождения композиции ñïñ составляем таблицу:
ñ2 = ñïñ = {<x, z> | y ∈ X, ! <x, y> ∈ ñ и <y, z> ∈ ñ}
26 “!” - следует
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
15
<x, y> ∈ ñ <y,
z> ∈ ñ <x,
z> ∈ ñïñ
<1, 1> <1,
1>
<1, 4>
<1, 1>
<1, 4>
<1, 4> <4,
4> <1, 4>
<2, 2> <2,
2>
<2, 3>
<2, 4>
<2, 2>
<2, 3>
<2, 4>
<2, 3> <3,
3>
<3, 4>
<2, 3>
<2, 4>
<2, 4> <4,
4> <2, 4>
<3, 3> <3,
3>
<3, 4>
<3, 3>
<3, 4>
<3, 4> <4,
4> <3, 4>
<4, 4> <4,
4> <4, 4>
ñïñ = {<1, 1>,
<1, 4>, <2, 2>, <2, 3>, <2, 4>, <3, 3>, <3,
4>, <4, 4>}.
Отношение
ñ рефлексивно, так
как x ñ x
для ∀x ∈ X:
<1, 1>,
<2, 2>, <3, 3>, <4, 4>, кроме этого
отношение равенства IX на
множестве
X
таково, что IX = {<x, x> | x∈X } =
= {<1, 1>,
<2, 2>, <3, 3>, <4, 4>} ⊆
ñ. 27
Условие
IX ⊆ ñ является необходимым и
достаточным для того,
чтобы ñ
было
рефлексивно.
Отношение
ñ несимметрично, так
как x ñ y
не ! y ñ x
для ∀x, y∈X:
например
<1,
4> ∈ ñ,
но <4, 1> ∉ ñ.
Кроме этого, ñ-1 ⊄ñ, так как
ñ-1 = {<1, 1>, <4, 1>, <2,
2>, <3, 2>, <4, 2>, <3, 3>, <4, 3>, <4, 4>} ⊄ñ = {<1,
1>,
<1, 4>,
<2, 2>, <2, 3>, <2, 4>, <3, 3>, <3, 4>, <4,
4>} !
например уже <4, 1>∈ñ-1,
но
<4,
1>∉ñ.
Условие
ñ-1 ⊆ñ является необходимым и
достаточным для симметричности
отношения
ñ, но
оно не выполняется,
также как не
выполняются условия ñ⊆ñ-1
! ñ-1=ñ.
Отношение
ñ транзитивно, так
как x ñ y
и y ñ z
! x ñ z для ∀x, y, z ∈X:
<x, y> ∈ ñ и <y, z> ∈ ñ !
<x,
z> ∈ ñ
<1, 1> <1, 1>
<1, 4>
<1, 1>
<1, 4>
<1, 4> <4, 4> <1, 4>
<2, 2> <2, 2>
<2, 3>
<2, 4>
<2, 2>
<2, 3>
<2, 4>
<2, 3> <3, 3>
<3, 4>
<2, 3>
<2, 4>
<2, 4> <4, 4> <2, 4>
<3, 3> <3, 3>
<3, 4>
<3, 3>
<3, 4>
<3, 4> <4, 4> <3, 4>
<4, 4> <4, 4> <4, 4>
27 ⊆ - символ отношения
включения одного множества
в другое
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
16
0
1
2
3
0 1 2 3 4 5
x
y
0
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4 5
x
y
Действительно,
ñïñ ⊆ñ,
более того ñïñ = ñ:
ñïñ = {<1, 1>,
<1, 4>, <2, 2>, <2, 3>, <2, 4>, <3, 3>, <3,
4>, <4, 4>}=
= ñ = {<1, 1>, <1, 4>, <2,
2>, <2, 3>, <2, 4>, <3, 3>, <3, 4>, <4, 4>}, что
является
необходимым и достаточным условием транзитивности ñ.
Отношение
ñ антисимметрично, так
как x ñ y
и y ñ x
! x = y для∀x, y∈X:
x y y x
<1, 1> и
<1,
1> !
1
= 1,
<1, 4> <4,
1> ∉ ñ,
<2, 2> и
<2,
2> !
2
= 2,
<2, 3> и
<3,
2> ∉ñ,
<2, 4> и
<4,
2> ∉ñ,
<3, 3> и
<3,
3> !
3
= 3,
<3, 4> и
<4,
3> ∉ ñ,
<4, 4> и
<4,
4> !
4
= 4.
ñ"
ñ-1 ⊆IX 28 : что выполняется –
ñ" ñ-1
=
{<1, 1>, <2, 2>, <3, 3>, <4, 4>} = IX.
Изображаем на координатной плоскости заданное
бинарное отношение:
ñ = {<1, 1>, <1, 4>, <2,
2>, <2, 3>, <2, 4>, <3, 3>, <3, 4>, <4, 4>}
5. График
функции f(x) представляет собой
ломаную, звенья которой
параллельны координатной оси
x,
либо биссектрисам координатных углов
(угловые
коэффициенты звеньев равны
±1 или 0). Координаты каждой
вершины
ломаной являются целыми
числами. f(x) определяет отношение
ñf
на
множестве X = [0..5 : x1ñfx2 ⇔29 f(x1) = f(x2)]. Докажите
ñf
эквивалентность на X. Перечислите все классы
эквивалентности30.
Решение:
Докажем
эквивалентность заданного
отношения ñf
на X:
ñf – рефлексивно, так
как f(x) = f(x),
ñf – симметрично, так
как f(x1) = f(x2) ! f(x2) = f(x1),
ñf – транзитивно, так
как f(x1) = f(x2) и f(x2) = f(x3) ! f(x1) = f(x3)
28 " - символ пересечения множеств (A" B = {x | x∈A и x∈B})
29 ⇔- тогда и
только тогда, когда
выполняется условие …
30 Классом
эквивалентности, порожденным элементом
a,
называется подмножество [a]ñ={t∈A|
añt}
Классы
эквивалентности:
[a]ñ ∈[0; 1) {a, 5 - a},
[a]ñ ∈
[1],
[3, 4] {1} # [3,
4],
[a]ñ ∈
(1,
2) {a, 4 – a},
[a]ñ ∈
[2]
{2}
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
17
I
E
G H
B
D F
A
C
Специальные
бинарные отношения.
6. В
частично упорядоченном множестве31, заданном
диаграммой32, найдите
наибольший,
наименьший, минимальный, максимальный элементы.
Продолжите заданное отношение
частичного порядка до
линейного33.
Решение:
наибольшего элемента нет.
наименьший элемент, он
минимальный – A,
максимальные элементы I и
H,
Линейный
порядок может быть
например следующим E, D, F, C, I, G,
B, A, H.
=
( , )
( , )
( , ) ( , )
( , ) ( , )
( , ) ( , ) ( , )
( , ) ( , ) ( , )
( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( ,
)
( , ) ( , ) ( , ) ( , )
( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( ,
) ( , ) ( , )
I I I
H H H
G G G G I
F F F F H
E E E E G E
I
D D D D G D
I
C C C C D C
E C F C G C H C I
B B B B E B
G B I
A A A A B A
C A D A E A F A G A H A I
A B C D E F
G H I
ñ
31 Частично
упорядоченное множество
–
это множество с
заданным на нем
частичным (линейным) порядком.
Рефлексивное,
антисимметричное и
транзитивное отношение называется отношением частичного порядка на
множестве
X
и обозначается символом
«$ ».
32 Называется диаграммой Хассе:
схема, где каждый
элемент изображается точкой,
и если y покрывает
x,
то
соответствующие точки соединяют
линией, и x располагают ниже y.
Говорят,
что элемент y покрывает
элемент x, если не
существует такого элемента
u,
что x $ u$ y.
33 Отношение
линейного порядка –если
для любого элемента
частично упорядоченного множества
выполняется
одно
из условий x≤ y или y≤ x, то множество
называется линейно упорядоченным.
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
18
Элементы
теории графов и сетей.
7. Матрица
смежности данного орграфа
имеет вид
0 0 0 0
1 1 0 0
1 0 0 1
0 1 0 1
не
решать.
8. Используя
алгоритм Тери34 определить замкнутый маршрут,
проходящий
ровно
по два раза,
по разу в
каждом направлении, через
каждое ребро графа.
Решение:
V1!V5!V4!V3!V2!V1!V2!V5!V2!V3!V4!V5!V1.
34 Алгоритм
Тери:
- отмечаем
прохождение ребра в
некотором направлении
- второй
раз в этом
направлении не движемся
- особо
отмечаем ребро, по
которому заходим в
вершину первый раз
- по
особо отмеченному ребру
в обратном направлении движемся, если
только других возможностей нет.
V4
V3
V2
V1 V5
V4
V3
V2
V1 V5
1
2
3
4
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
19
9. Используя
алгоритм фронта волны,
найти все минимальные пути из
1-й
вершины
в последнюю вершину
орграфа заданного матрицей
смежности.
1 1 0 1 1 0 0
0 0 0 1 1 0 0
1 0 0 1 1 1 0
0 1 0 0 1 1 0
1 1 0 1 1 0 1
1 0 1 0 1 0 0
0 0 0 0 1 1 0
!
1 1 0 1 1 0 0
0 0 0 1 1 0 0
1 0 0 1 1 1 0
0 1 0 0 1 1 0
1 1 0 1 1 0 1
1 0 1 0 1 0 0
0 0 0 0 1 1 0
7
6
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5 6 7
V
V
V
V
V
V
V
V
V V V V V V
Рисуем
подграф35 заданного ориентированного графа, где
указаны все
вершины,
достижимые из V1: минимальный путь = 5, число
минимальных
путей
–
2.
35 Подграфом графа
называется граф, являющийся подмоделью исходного
графа. Иначе говоря,
подграф
содержит
некоторые вершины исходного
графа и некоторые
рёбра (только те,
оба конца которых
входят в
подграф).
V1
V6 V5
V4
V2
V3
V7
Минимальные
пути:
V1!V5!V4!V2
!V3!V7 или
V1!V6!V4!V2
!V3!V7
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
20
10. Используя
алгоритм Форда-Белмана
найти все минимальные пути36 из
первой
вершины во все
достижимые вершины нагруженного37
орграфа,
заданного
матрицей длин дуг38.
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
8 11
5 1 5
6 3
2
7 4 2
4 5 3
6 2 6
7 1 2
Решение:
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
8 11
5 1 5
6 3
2
7 4 2
4 5 3
6 2 6
7 1 2
8
7
6
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5 6 7 8
V
V
V
V
V
V
V
V
V V V V V V
V V
!
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
8 11
5 1 5
6 3
2
7 4 2
4 5 3
6 2 6
7 1 2
8
7
6
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5 6 7 8
j
j
j
j
j
j
j
j
i
i i i i i i i
c
c
c
c
c
c
c
c
c c c c c c
c c
10.1. Строим
таблицу значений (k
)
i
ë
,
k
= 0, … , n-1; i = 1, … , n.39 При
этом, если
(n−1) =
∞
i
ë
, то
вершина Vi
не достижима из
V1.
(k
)
i
ë
- определяется следующим образом:
) 0 (
1ë = 0, ) 0 (
i
ë = ∞, i = 2, … n;
(считаем
любой путь из
v
в v путем
нулевой длины)
при
i
= 2, .. n, k≥
0
справедливо равенство ( 1) min{ ( ) }
ji
k
j
k
i
ë + = ë + c , 1 ≤
j
≤ n
а
при i = 1, k≥ 0
справедливо равенство min{0;min{ }} 1
) ( ) 1 (
1 j
k
j
ë k + = ë + c , 1 ≤
j
≤ n
36 Путь
–
последовательность вершин
и дуг в
орграфе v1x1v2x2v3x3…xkvk+1, где
k
≥ 1, vi∈V, i = 1,
… , k+1,
xj∈X, j =
1,
… , k дуга xj
имеет вид (vj,
vj+1), соединяющих вершину v1 и
vk+1.
Длиной
пути называют сумму
длин дуг этого
пути. Путь из
v
в w называется минимальным,
если он имеет
минимальную длину по
сравнению со всеми
путями из v
в w.
37 Орграф
D
= (V, X), V = {v1,
v2,
… vn},
n ≥ 2
называют нагруженным, если
на множестве дуг
X
определена
некоторая
функция l: X! R, называемую весовой, т.е.
для каждой дуги
x
∈ X
поставлено в соответствие
некоторое
действительное число
l(x)
–
длина дуги x.
38 Матрица
длин дуг – квадратная матрица, порядка
n:
∞ ∉
∈
=
, ( , ) .
( , ), ( , ) ;
v v X
l v v v v X
c
i
j
i
j i j
ij
39 (k
)
i
ë
- длина
минимального пути из
V1 в
Vi
,
содержащего не более
k
дуг, если такие
пути существуют;
- ∞, если таких
путей нет; i
= 1,
…, n; k = 1,
2, …
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
21
В
данном случае1 ≤
j
≤ 8
:
k = 1
) 1(1ë
∞
∞
∞
8
5
7
4
6
1 V
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
0
(0)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
! }} min{ ; 0 min{ ) 1(1
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 0;
(1)
2 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
6
7
2 V
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
0
(0)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
7
! }
7
(1) min{
2
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 7;
(1)
3 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
3 V
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
0
(0)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
! }
1
(1) min{
3
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 1;
Расчетная работа
по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
22
(1)
4 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
3
5
4 V
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
0
(0)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
! (1) min{ }
4
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = ∞;
(1)
5 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
4
5 V
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
0
(0)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
! (1) min{ }
5
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = ∞;
(1)
6 ë
∞
∞
∞
∞
∞
11
3
2
6 V
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
0
(0)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
2
! }
2
(1) min{
6
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 2;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
23
(1)
7 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
2
2
7 V
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
0
(0)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
! (1) min{ }
7
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = ∞;
(1)
8 ë
∞
∞
∞
∞
∞
5
2
6
8 V
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
0
(0)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
! (1) min{ }
8
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = ∞;
k = 2
) 2 (
1ë
∞
∞
∞
8
5
7
4
6
1 V
+
∞
∞
∞
∞
2
1
7
0
(1)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
5
13
! }}
5
13
min{ ; 0 min{ ) 2 (
1
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 0;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
24
(2)
2 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
6
7
2 V
+
∞
∞
∞
∞
2
1
7
0
(1)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
7
! }
8
7
(2) min{
2
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 7;
(2)
3 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
3 V
+
∞
∞
∞
∞
2
1
7
0
(1)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
! }
1
(2) min{
3
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 1;
(2)
4 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
3
5
4 V
+
∞
∞
∞
∞
2
1
7
0
(1)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
5
6
! }
5
6
(2) min{
4
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 5;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
25
(2)
5 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
4
5 V
+
∞
∞
∞
∞
2
1
7
0
(1)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
! (2) min{ }
5
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = ∞;
(2)
6 ë
∞
∞
∞
∞
∞
11
3
2
6 V
+
∞
∞
∞
∞
2
1
7
0
(1)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
4
2
! }
4
2
(2) min{
6
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 2;
(2)
7 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
2
2
7 V
+
∞
∞
∞
∞
2
1
7
0
(1)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
9
! }
9
(1) min{
7
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 9;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
26
(2)
8 ë
∞
∞
∞
∞
∞
5
2
6
8 V
+
∞
∞
∞
∞
2
1
7
0
(1)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
13
! }
13
(2) min{
8
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 13;
k = 3
) 3 (
1ë
∞
∞
∞
8
5
7
4
6
1 V
+
∞
13
9
2
5
1
7
0
(2)
j
ë
=
∞
∞
∞
21
14
12
5
13
! }}
21
14
12
5
13
min{ ; 0 min{ ) 3 (
1
∞
∞
∞
ë = = 0;
(3)
2 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
6
7
2 V
+
∞
13
9
2
5
1
7
0
(2)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
7
! }
8
7
(3) min{
2
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 7;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
27
(3)
3 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
3 V
+
∞
13
9
2
5
1
7
0
(2)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
! }
1
(3) min{
3
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 1;
(3)
4 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
3
5
4 V
+
∞
13
9
2
5
1
7
0
(2)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
5
6
! }
5
6
(3) min{
4
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 5;
(3)
5 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
4
5 V
+
∞
13
9
2
5
1
7
0
(2)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
10
9 ! }
10
9
(3) min{
5
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 9;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
28
(3)
6 ë
∞
∞
∞
∞
∞
11
3
2
6 V
+
∞
13
9
2
5
1
7
0
(2)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
24
4
2
! }
24
4
2
(3) min{
6
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 2;
(3)
7 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
2
2
7 V
+
∞
13
9
2
5
1
7
0
(2)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
7
9
! }
7
9
(3) min{
7
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 7;
(3)
8 ë
∞
∞
∞
∞
∞
5
2
6
8 V
+
∞
13
9
2
5
1
7
0
(2)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
14
13
! }
14
13
(3) min{
8
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 13;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
29
k = 4
) 4 (
1ë
∞
∞
∞
8
5
7
4
6
1 V
+
13
7
2
9
5
1
7
0
(3)
j
ë
=
∞
∞
∞
21
12
12
5
13
! }}
21
12
12
5
13
min{ ; 0 min{ ) 4 (
1
∞
∞
∞
ë = = 0;
(4)
2 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
6
7
2 V
+
13
7
2
9
5
1
7
0
(3)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
7
! }
8
7
(4) min{
2
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 7;
(4)
3 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
3 V
+
13
7
2
9
5
1
7
0
(3)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
! }
1
(4) min{
3
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 1;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
30
(4)
4 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
3
5
4 V
+
13
7
2
9
5
1
7
0
(3)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
5
6
! }
5
6
(4) min{
4
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 5;
(4)
5 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
4
5 V
+
13
7
2
9
5
1
7
0
(3)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
9 ! }
8
9
(4) min{
5
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 8;
(4)
6 ë
∞
∞
∞
∞
∞
11
3
2
6 V
+
13
7
2
9
5
1
7
0
(3)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
24
4
2
! }
24
4
2
(4) min{
6
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 2;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
31
(4)
7 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
2
2
7 V
+
13
7
2
9
5
1
7
0
(3)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
7
9
! }
7
9
(4) min{
7
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 7;
(4)
8 ë
∞
∞
∞
∞
∞
5
2
6
8 V
+
13
7
2
9
5
1
7
0
(3)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
12
11
13
! }
12
11
13
(4) min{
8
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 11;
k = 5
) 5 (
1ë
∞
∞
∞
8
5
7
4
6
1 V
+
11
7
2
8
5
1
7
0
(4)
j
ë
=
∞
∞
∞
19
12
12
5
13
! }}
19
12
12
5
13
min{ ; 0 min{ ) 5 (
1
∞
∞
∞
ë = = 0;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
32
(5)
2 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
6
7
2 V
+
11
7
2
8
5
1
7
0
(4)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
7
! }
8
7
(5) min{
2
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 7;
(5)
3 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
3 V
+
11
7
2
8
5
1
7
0
(4)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
! }
1
(5) min{
3
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 1;
(5)
4 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
3
5
4 V
+
11
7
2
8
5
1
7
0
(4)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
5
6
! }
5
6
(5) min{
4
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 5;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
33
(5)
5 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
4
5 V
+
11
7
2
8
5
1
7
0
(4)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
9 ! }
8
9
(5) min{
5
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 8;
(5)
6 ë
∞
∞
∞
∞
∞
11
3
2
6 V
+
11
7
2
8
5
1
7
0
(4)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
22
4
2
! }
22
4
2
(5) min{
6
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 2;
(5)
7 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
2
2
7 V
+
11
7
2
8
5
1
7
0
(4)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
7
9
! }
7
9
(5) min{
7
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë = = 7;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
34
(5)
8 ë
∞
∞
∞
∞
∞
5
2
6
8 V
+
11
7
2
8
5
1
7
0
(4)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
12
10
13
! }
12
10
13
(5) min{
8
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
10;
k = 6
) 6 (
1ë
∞
∞
∞
8
5
7
4
6
1 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(5)
j
ë
=
∞
∞
∞
21
14
12
5
13
! }}
21
14
12
5
13
min{ ; 0 min{ ) 6 (
1
∞
∞
∞
ë =
=
0;
(6)
2 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
6
7
2 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(5)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
7
! }
8
7
(6) min{
2
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
7;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
35
(6)
3 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
3 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(5)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
! }
1
(6) min{
3
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
1;
(6)
4 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
3
5
4 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(5)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
5
6
! }
5
6
(6) min{
4
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
5;
(6)
5 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
4
5 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(5)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
9 ! }
8
9
(6) min{
5
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
8;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
36
(6)
6 ë
∞
∞
∞
∞
∞
11
3
2
6 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(5)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
21
4
2
! }
21
4
2
(6) min{
6
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
2;
(6)
7 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
2
2
7 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(5)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
7
9
! }
7
9
(6) min{
7
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
7;
(6)
8 ë
∞
∞
∞
∞
∞
5
2
6
8 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(5)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
12
10
13
! }
12
10
13
(6) min{
8
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
10;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
37
k = 7
) 7 (
1ë
∞
∞
∞
8
5
7
4
6
1 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(6)
j
ë
=
∞
∞
∞
18
12
12
5
13
! }}
18
12
12
5
13
min{ ; 0 min{ ) 7 (
1
∞
∞
∞
ë =
=
0;
(7)
2 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
6
7
2 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(6)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
7
! }
8
7
(7) min{
2
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
7;
(7)
3 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
3 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(6)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
! }
1
(7) min{
3
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
1;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
38
(7)
4 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
3
5
4 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(6)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
5
6
! }
5
6
(7) min{
4
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
5;
(7)
5 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
1
4
5 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(6)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
8
9 ! }
8
9
(7) min{
5
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
8;
(7)
6 ë
∞
∞
∞
∞
∞
11
3
2
6 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(6)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
21
4
2
! }
21
4
2
(7) min{
6
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
2;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
39
(7)
7 ë
∞
∞
∞
∞
∞
∞
2
2
7 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(6)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
7
9
! }
7
9
(7) min{
7
∞
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
7;
(7)
8 ë
∞
∞
∞
∞
∞
5
2
6
8 V
+
10
7
2
8
5
1
7
0
(6)
j
ë
=
∞
∞
∞
∞
∞
12
10
13
! }
12
10
13
(7) min{
8
∞
∞
∞
∞
∞
ë =
=
10;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
40
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
8 11
5 1 5
6 3
2
7 4 2
4 5 3
6 2 6
7 1 2
!
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
8 11
5 1 5
6 3
2
7 4 2
4 5 3
6 2 6
7 1 2
8
7
6
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5 6 7 8
j
j
j
j
j
j
j
j
i
i i i i i i i
c
c
c
c
c
c
c
c
c c c c c c
c c
= ∞ ∞
= ∞ ∞
= ∞
= ∞ ∞ ∞
= ∞ ∞
= ∞
= ∞
=
8 13 13 11 10 10 10
7 9 7 7 7 7 7
6 2 2 2 2 2 2 2
5 9 8 8 8 8
4 5 5 5 5 5 5
3 1 1 1 1 1 1 1
2 7 7 7 7 7 7 7
1 0 0 0 0 0 0 0 0
(0) (1) (2) (3) (4)
(5) (6) (7)
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i i i i i i i ë
ë ë ë ë ë ë ë
На
матрице минимальных путей указан V1V6V4V7V5V8 – искомый
минимальный путь из
V1 в
V8.
Определяем искомые минимальные пути:
V1!V2, величина 7
2
ë(n−1) = ë
i
=
7 выражает длину минимального пути из V1 в
V2.
Определяем минимальное число k1≥1, при котором выполняется равенство
(7)
2
(1)
2
( )
2
ë k1 = ë = ë ! k1= 1, т.е.
минимальное число дуг, соединяющих V1 и
V2
равно 1. Определяем последовательность номеров i1, i2 где i1 = 2:
Тогда i1, i2 = 2, 1!V1V2 – искомый минимальный путь.
V1!V3, величина 7
3 ë = 1 выражает длину минимального пути из V1 в
V3.
Определяем минимальное число k1≥1, при котором выполняется равенство
(7)
3
(1)
3
( )
3
ë k1 = ë = ë ! k1= 1, т.е.
минимальное число дуг, соединяющих V1 и
V3
равно 1. Определяем последовательность номеров i1, i2 где i1 = 3:
Тогда i1, i2 = 3, 1!V1V6 – искомый минимальный путь.
V1!V4, величина 7
4 ë = 5 выражает длину минимального пути из V1 в
V4.
Определяем минимальное число k1≥1, при котором выполняется равенство
(7)
4
(2)
4
( )
4
ë k1 = ë = ë ! k1= 2, т.е.
минимальное число дуг, соединяющих V1 и
V4
равно 2. Определяем последовательность номеров i1, i2, i3 где i1 = 4:
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
41
64
(1)
6
4
(1)
4
( 1) (1) }
5
6
} min{
3
5
2
1
7
0
min{ } min{
2 2
2 1 2 2
1
2 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
∞
∞
− +
= + = ∞ ë
ë
ë ë =2 + 3 = 5 = (2)
4 ë = 5 !
i2 = 6;
16
) 0 (
1
6
(0)
6
(0) (0) }
2
} min{
11
3
0 2
min{ } min{
3 3
3 3 2 5 5 c
c
c c
i
i
i
i
i i i = +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+ = + = ë
ë
ë ë = 0 + 2 = 2 = (1)
6 ë = 2 !
i3 = 1;
Тогда i1, i2, i3 = 4, 6, 1!V1V6V4 – искомый минимальный путь.
V1!V5, величина 7
5 ë = 8 выражает длину минимального пути из V1 в
V5.
Определяем минимальное число k1≥1, при котором выполняется равенство
(7)
5
(4)
5
( )
5
ë k1 = ë = ë ! k1= 4, т.е.
минимальное число дуг, соединяющих V1 и
V7
равно 4. Определяем последовательность номеров i1, i2, i3, i4, i5 где i1 = 5:
75
(3)
7
5
(3)
5
( 1) (3) }
8
} min{9
1
4
13
7
2
9
5
1
7
0
min{ } min{
2 2
2 1 2 2
1
2 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
− +
= + = + ë
ë
ë ë =7 + 1 = 8 = (4)
5 ë = 8 !
i2 = 7;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
42
47
(1)
4
7
(2)
7
( 2) (2)
3 }
5
7
9
2 } min{
2
13
9
2
5
1
7
0
min{ } min{
3 3
3 2 3 3
1 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
− +
= + = ë
ë
ë ë = 5 + 2 = 7 = (3)
7 ë = 7 !
i3 = 4;
64
(1)
6
4
(1)
4
( 4) (1) }
5
6
} min{
3
5
2
1
7
0
min{ } min{
4 4
4 3 4 4
1
4 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
∞
∞
− +
= + = ∞ ë
ë
ë ë = 2 + 3 = 5 = (2)
4 ë = 5 !
i4 = 6;
16
) 0 (
1
6
(0)
6
(0) (0) }
2
} min{
11
3
0 2
min{ } min{
5 5
5 5 4 5 5 c
c
c c
i
i
i
i
i i i = +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+ = + = ë
ë
ë ë = 0 + 2 = 2 = (1)
6 ë = 2 !
i5 = 1;
Тогда i1, i2, i3, i4, i5 = 5, 7, 4, 6, 1!V1V6V4V7V5 – искомый минимальный путь.
V1!V6, величина 7
6 ë = 2 выражает длину минимального пути из V1 в
V6.
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
43
Определяем минимальное число k1≥1, при котором выполняется равенство
(7)
6
(1)
6
( )
6
ë k1 = ë = ë ! k1= 1, т.е.
минимальное число дуг, соединяющих V1 и
V6
равно 1. Определяем последовательность номеров i1, i2 где i1 = 6:
Тогда i1, i2 = 6, 1!V1V6 – искомый минимальный путь.
V1!V7, величина 7
7 ë = 7 выражает длину минимального пути из V1 в
V7.
Определяем минимальное число k1≥1, при котором выполняется равенство
(7)
7
(3)
7
( )
7
ë k1 = ë = ë ! k1= 3, т.е.
минимальное число дуг, соединяющих V1 и
V7
равно 3. Определяем последовательность номеров i1, i2, i3, i4 где i1 = 7:
47
(2)
4
7
(2)
7
( 1) (2) 7}
9
2 } min{
2
13
9
2
8
5
1
7
0
min{ } min{
2 2
2 1 2 2
1
2 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
− +
= + = + ë
ë
ë ë =5 + 2 = 7 = (3)
7 ë = 7 !
i2 = 4;
64
(1)
6
4
(1)
4
( 2) (1)
3 }
5
6
} min{
3
5
2
1
7
0
min{ } min{
3 3
3 2 3 3
1 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
∞
∞
− +
= + = ∞ ë
ë
ë ë = 2 + 3 = 5 = (2)
4 ë = 5 !
i3 = 6;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
44
16
) 0 (
1
6
(0)
6
(0) (0) }
2
} min{
11
3
0 2
min{ } min{
4 4
4 4 3 4 4 c
c
c c
i
i
i
i i i i = +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+ = + = ë
ë
ë ë = 0 + 2 = 2 = (1)
6 ë = 2 !
i4 = 1;
Тогда i1, i2, i3, i4 = 7, 4, 6, 1!V1V6V4V7 – искомый минимальный путь.
V1!V8, величина 78
ë = 10 выражает длину минимального пути из V1 в
V8.
Определяем минимальное число k1≥1, при котором выполняется равенство
(7)
8
(5)
8
( )
8
ë k1 = ë = ë ! k1= 5, т.е.
минимальное число дуг, соединяющих V1 и
V8
равно 5. Определяем последовательность номеров i1, i2, i3, i4, i5, i6 где i1 = 8:
58
(4)
5
8
(4)
8
( 1) (4) }
12
10
13
} min{
5
2
6
10
7
2
8
5
1
7
0
min{ } min{
2 2
2 1 2 2
1
2 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
− +
= + = + ë
ë
ë ë =8 + 2 = 10 = (5)
8 ë = 10 !
i2 = 5;
75
(3)
7
5
(3)
5
( 2) (3)
3 }
8
} min{9
1
4
13
7
2
9
5
1
7
0
min{ } min{
2 2
3 2 3 3
1 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
− +
= + = + ë
ë
ë ë = 7 + 1 = 8 = (4)
5 ë = 8 !
i3 = 7;
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
45
47
(3)
4
7
(2)
7
( 3) (2) 7}
9
2 } min{
2
13
9
2
5
1
7
0
min{ } min{
4 4
4 3 4 4
1
4 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
− +
= + = ë
ë
ë ë = 5 + 2 = 7 = (3)
7 ë = 7 !
i4 = 4;
64
(1)
6
4
(1)
4
( 4) (2) }
5
6
} min{
3
5
2
1
7
0
min{ } min{
5 5
5 4 5 5
1
5 c
c
c c
i
i
i
i i i
k
i
= +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
∞
∞
− +
= + = ∞ ë
ë
ë ë = 2 + 3 = 5 = (2)
4 ë = 5 !
i5 = 6;
16
) 0 (
1
6
(0)
6
(0) (0) }
2
} min{
11
3
0 2
min{ } min{
6 6
6 6 5 6 6 c
c
c c
i
i
i
i i i i = +
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
=
∞
∞
∞
∞
∞
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
+ = + = ë
ë
ë ë = 0 + 2 = 2 = (1)
6 ë = 2 !
i6 = 1;
Тогда i1, i2, i3, i4, i5, i6 = 8, 5, 7, 4, 6, 1!V1V6V4V7V5V8 – искомый минимальный
путь.
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
46
11. Найти остовное дерево40
с минимальной суммой длин входящих в него
ребер.
Если длины ребер с 14 по
17
= 5, а остальные - с
1
по 13 = 6, 5, 3, 4, 2,
11, 8, 1, 5, 4, 6,
2, 3 соответственно.
Используя алгоритм для получения МОД41, решаем задачу:
12. Пусть каждому ребру неориентированного графа соответствует некоторый
элемент электрической цепи . Составить линейно-независимую систему
уравнений Кирхгофа для токов и
напряжений.
40 Остовным деревом графа G называют его
подграф D ∈ G, содержащий все
вершины графа G и являющийся
деревом.
Дерево – связный неориентированный граф,
не имеющий циклов.
41 МОД
–
минимальное остовное дерево.
1
2 3
5
4
9
7 8
6
q10
q15
q13
q12
q6
q7
q8
q3
q1
q2
q14
q16
q17
q9
q11
q4
q5
4
5
3
2
11 8
1
3
6
5
5
5
5
5
6
4
2
10 11
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
47
Решение:
Введем ориентацию:
Найдем остовное дерево:
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
2 3
2 3
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
48
Определяем базис цикла:
n = 11-6+1=6.
1, 2, 3, 4, 5, 6,
7, 8, 9,10,11
c(ì1) = (1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0);
c(ì2) = (0, 1, 1, 1, 0,-1, 0, 0, 0, 0,-1);
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
2 3
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
2 3
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
49
c(ì3) = (1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1,-1);
c(ì4) = (1, 1, 0, 0, 0, 0,-1, 0, 0, 0, 0);
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
2 3
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
2 3
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
50
c(ì5) = (0, 0, 1, 1, 0, 0, 0,-1, 0, 0, 0);
c(ì6) = (1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, -1, 1, 0);
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
2 3
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
2 3
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
51
Находим цикломатическую матрицу:
G =
−
−
−
−
− −
1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0
0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1
0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1
1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
Уравнения Кирхгофа для напряжений:
−
−
−
−
− −
1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0
0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1
0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1
1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
x
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
=
+ + − + =
+ + =
+ − =
+ + + + − =
+ + − − =
+ + + + =
0
0
0
0
0
0
1 2 3 9 10
4 9 11
3 4 8
1 2 3 4 10 11
2 3 4 6 11
1 2 3 4 5
U U U U U
U U U
U U U
U U U U U U
U U U U U
U U U U U
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
52
Уравнения Кирхгофа для токов.
Составляем матрицу инцидентности:
B =
−
− − −
− −
− −
−
− −
0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1
0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1
0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0
0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0
1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0
B x
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
=
− + + + =
− + + − =
− + − =
− + − + =
− + + =
− + − =
0
0
0
0
0
0
6 9 10 4
4 5 8 11
3 4 9
2 3 7 8
1 2 6
1 5 7 10
I I I I
I I I I
I I I
I I I I
I I I
I I I I
1
5
4
9
7 8
6
V1
10 11
V6
V2 V3 V4
V5
2 3
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
53
13. Используя алгоритм Форда-Фалкерсона построить максимальный поток в
транспортной сети42.
Значения a, b, c, d, e, f, g = 3, 4, 5, 8, 6, 9,
5.
Решение:
42 Транспортной сетью называется орграф D = (V, X), в
котором выделены две вершины:
источник (из
него дуги
только исходят) и
сток (в
него дуги только заходят).
e
b
b
a
a
d+e
d
e+1
g
c
f+g+1
f
f
c+1
d+1
g+1
(6)
(4)
(4)
(3)
(3)
(14)
(8)
(7)
(5)
(5)
(15)
(9)
(9)
(6)
(9)
(6)
V3
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
Расчетная работа
по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
54
Этап.
1. Построение полного потока43.
Полагаем ϕ
(x) =
0 для любого x ∈ X.
43 Поток ϕ
называется полным,
если любой путь из источника в сток содержит хотя бы одну насыщенную дугу,
т.е.
дугу x, для
которой ϕ (x) =
c(x) , где c(x) - пропускная способность дуги.
(6)
(4)
(4)
(3)
(3)
(14)
(8)
(7)
(5)
(5)
(15)
(9)
(9)
(6)
(9)
(6)
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
c(x)=6, ϕ(x) = 0
c(x)=4, ϕ(x) = 0
c(x)=4, ϕ(x) = 0
c(x)=3, ϕ(x) = 0
c(x)=3, ϕ(x) = 0
c(x)=14, ϕ(x) = 0
c(x)=8, ϕ(x) = 0
c(x)=7, ϕ(x) = 0
c(x)=5, ϕ(x) = 0
c(x)=5, ϕ(x) = 0
c(x)=15, ϕ(x) = 0
c(x)=9, ϕ(x) = 0
c(x)=9, ϕ(x) = 0
c(x)=6, ϕ(x) = 0
c(x)=9, ϕ(x) = 0
c(x)=6, ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
Расчетная работа
по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
55
Находим простую цепь ç1 из V1(источник)
в V9(сток):
например V1V2V3V4V9.
a = min(c(x) −ϕ (x)) > 0,
x∈ç ,! a = min(3 – 0, 3 –
0, 8-0, 14-0) = 3.
Увеличиваем поток по
дугам (V1, V2), (V2, V3), (V3, V4), (V4, V9) на
величину
a = 3.
Удаляем насыщенные дуги (на рисунке помечены « »).
D, ϕ=ϕ1
Находим ç2, например,
V1V3V4V9. a = min(9-0, 8-3,
14-3) = min(9, 5, 11) = 5.
(6), ϕ(x) = 0
(4), ϕ(x) = 0
(4), ϕ(x) = 0
(3), ϕ(x) = 0 + 3 = 3
(3), ϕ(x) = 0 + 3 = 3
(14), ϕ(x) = 0 + 3 = 3
(8), ϕ(x) = 0 + 3 = 3
(7), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(6), ϕ(x) = 0
(4), ϕ(x) = 0
(4), ϕ(x) = 0
(14), ϕ(x) = 3
(8), ϕ(x) = 3
(7), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
56
Увеличиваем поток на
a
= 5. Удаляем насыщенную дугу V3V4.
D’, ϕ=ϕ2.
Находим ç3, например,
V1V5V6V9. a = min(4-0, 4-0,
9-0, 15-0) = 4.
Увеличиваем поток на
a
= 4. Удаляем насыщенные дуги (V1,V3) и
(V1,V3).
(6), ϕ(x) = 0
(4), ϕ(x) = 0
(4), ϕ(x) = 0
(14), ϕ(x) = 3 + 5 = 8
(8), ϕ(x) = 3 + 5 = 8
(7), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0 + 5 = 5
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(6), ϕ(x) = 0
(4), ϕ(x) = 0
(4), ϕ(x) = 0
(7), ϕ(x) = 0 (14), ϕ(x) = 8
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(9), ϕ(x) == 5
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
57
D’, ϕ=ϕ3.
Находим ç4, например,
V1V6V8V9. a = min(9-0, 9-4,
15-4) = min(9, 5, 11) = 5.
Увеличиваем поток на
a
= 5. Удаляем насыщенную дугу V6V8.
(6), ϕ(x) = 0
(4), ϕ(x) = 0 + 4 = 4
(4), ϕ(x) = 0 + 4 = 4
(7), ϕ(x) = 0 (14), ϕ(x) = 8
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 0 + 4 = 4
(9), ϕ(x) = 0 + 4 = 4
(9), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(6), ϕ(x) = 0 (14), ϕ(x) = 8
(8), ϕ(x) = 8
(7), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 4
(9), ϕ(x) = 4
(9), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(9), ϕ(x) = 5
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
58
D’, ϕ=ϕ4.
Находим ç5, например,
V1V7V4V9. a = min(6-0, 7-0,
14-8) = min(6, 7, 6) = 6.
Увеличиваем поток на
a
= 6. Удаляем насыщенную дуги V4V9 и
V1V7.
D’, ϕ=ϕ5. Простой цепи из V1 в
V9 не
существует, следовательно поток ϕ5
является полным. Его величина равна ϕ5 = 0+9=9.
(6), ϕ(x) = 0 (14), ϕ(x) = 8
(8), ϕ(x) = 8
(7), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 4 + 5 = 9
(9), ϕ(x) = 4 + 5 = 9
(9), ϕ(x) = 0 + 5 = 5
(6), ϕ(x) = 0
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(6), ϕ(x) = 0
(14), ϕ(x) = 8 + 6 = 14
(7), ϕ(x) = 0 + 6 = 6
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 9
(9), ϕ(x) = 5
(6), ϕ(x) = 0 + 6 = 6
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(9), ϕ(x) = 5
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
59
Этап 2. Увеличение полного потока до
максимального44. Строим орграф
приращений:
I(D, ϕ5):
Находим простую цепь ç6, например,
V1V3V2V7V9.
a = min[min(9-5,
6-0, 5-0), min(3)] = 3.
44 Поток в транспортной сети D является максимальным тогда и только тогда, когда в I(D, ϕ) сток не
достижим
из
источника. I(D, ϕ) – орграф приращений.
(6), ϕ(x) = 0 (7), ϕ(x) = 6
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 9
(9), ϕ(x) = 5
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(9), ϕ(x) = 5
(6), ϕ(x) = 0 (7), ϕ(x) = 6
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0
(15), ϕ(x) = 9
(9), ϕ(x) = 5
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(9), ϕ(x) = 5
(3), ϕ(x) = 3
(8), ϕ(x) = 8
(4), ϕ(x) = 4
(9), ϕ(x) = 9
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
60
Строим орграф приращений:
I(D, ϕ6):
(6), ϕ(x) = 0 + 3 = 3
(7), ϕ(x) = 6
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 0 + 3 = 3
(15), ϕ(x) = 9
(9), ϕ(x) = 5
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(9), ϕ(x) = 5 + 3 = 8
(3), ϕ(x) = 3 –3 = 0
(8), ϕ(x) = 8
(4), ϕ(x) = 4
(9), ϕ(x) = 9
(6), ϕ(x) = 3
(7), ϕ(x) = 6
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 3
(15), ϕ(x) = 9
(9), ϕ(x) = 5
(6), ϕ(x) = 0
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(9), ϕ(x) = 8
(3), ϕ(x) = 0
(8), ϕ(x) = 8
(4), ϕ(x) = 4
(9), ϕ(x) = 9
Расчетная работа
по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
61
Находим простую цепь ç6, например,
V1V6V5V7V9.
a = min[min(9-5,
6-0, 5-3), min(4)] = 2. Увеличиваем поток на 2. Удаляем
насыщенную дугу V7V9.
Строим орграф приращений:
I(D, ϕ7):
(6), ϕ(x) = 3
(7), ϕ(x) = 6
(5), ϕ(x) = 0
(5), ϕ(x) = 3 + 2 = 5
(15), ϕ(x) = 9
(9), ϕ(x) = 5 + 2 = 7
(6), ϕ(x) = 0 + 2 = 2
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(9), ϕ(x) = 8
(3), ϕ(x) = 0
(8), ϕ(x) = 8
(4), ϕ(x) = 4 – 4 = 0
(9), ϕ(x) = 9
(6), ϕ(x) = 3
(7), ϕ(x) = 6
(5), ϕ(x) = 0 (15), ϕ(x) = 9
(9), ϕ(x) = 7
(6), ϕ(x) = 2
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
(9), ϕ(x) = 8 V4
(3), ϕ(x) = 0
(8), ϕ(x) = 8
(4), ϕ(x) = 0
(9), ϕ(x) = 9
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
62
Полученный поток является максимальным, так как сток не
достижим из источника (насыщенные дуги выделены).
Сумма потоков из
источника: 3+4+6+8+7 = 28,
сумма потоков в
сток: 14+5+9 = 28!
ϕ(x) = 3
ϕ(x) = 0
ϕ(x) = 4
ϕ(x) = 3
ϕ(x) = 0
ϕ(x) = 14
ϕ(x) = 8
ϕ(x) = 6
ϕ(x) = 0
ϕ(x) = 5
ϕ(x) = 9
ϕ(x) = 9
ϕ(x) = 7
ϕ(x) = 6
ϕ(x) = 8
ϕ(x) = 2
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
V3
(6)
(4)
(4)
(3)
(3)
(14)
(8)
(7)
(5)
(5)
(15)
(9)
(9)
(6)
(9)
(6)
V2
V1
V5
V7
V6
V8
V9
V4
Расчетная
работа по дискретной математике
студента группы
18-101 Чумина Олега www.chuminoleg.boom.ru
Вариант №19.
63
Литература:
1. Нефедов В.Н.,
Осипова В.А.
Курс дискретной математики.
– М.:
Издательство
МАИ,
1992.
2. Методические указания по
выполнению расчетных работ по
дискретной математике. Под. Ред. Осиповой.__