“O’zbekiston temir yo’llari” daтk toshkent temir yo’l muhandislari instituti
Download 1.78 Mb. Pdf ko'rish
|
Diskret matematika
- Bu sahifa navigatsiya:
- 1-§.To’plamlar nazariyasining elementlari. 1.1.To’plamlar nazariyasining asosiy ta’riflari.
- Ta’rif
- 1.2.To’plamosti. Universal to’plam tushunchasi. Ta’rif
- Universal to’plam. Ta’rif
- 1.3.To’plamlar ustida amallar. Ta’rif
- 1.4.Kortej tushunchasi. To’plamlarning dekart ko’paytmasi. Ta’rif
- 1.5.Moslik, akslantirish, munosabat va funksiya tushunchalari.
- Teorema
2
Toshkent temir yo’l muhandislari instituti
B.Еgamberdiev, F.R. Nuriddinov DISKRET MATEMATIKA (Bakalavriatning “telekommunikatsiya” yo’nalishini 2-kurs talabalari uchun uslubiy qo’llanma) Toshkent 2013 3
UDK 519.854
Ushbu uslubiy qo’llanma “telekommunikatsiya” bakalavriat yo’nalishi talabalariga mo’ljallangan. Unda diskret matematikaning to’plamlar nazariyasining elementlari, kombinatorika,matematik mantiq elementlari graflar nazariyasi elementlari kabi bo’limlariga doir nazariy ma’lumotlar va masalalar keltirilgan. Uslubiy qo’llanma amaliy mashg’ulotlarni o’tkazishda va talabalar uyga vazifayi mustaqil bajarishida foydalanishiga mo’ljallangan. Uslubiy qo’llanma “Oliy matematika kafedrasi” majlisida ko’rib chiqilgan va chop etishga tavsiya qilingan.
Tuzuvchilar: B.Еgamberdiuev –f.-m.f.n., “Oliy matematika” kafedra- si dotsenti, F.R.Nuriddinov -“Oliy matematika” kafedrasi katta o’qituvchisi
Taqrizchilar: A.A.Xoliqov – t.f.d., “Elektr aloqasi va radio” kafedra-
R.N. Dadajonov – f.-m.f.n., O’z MU dotsenti
© Toshkent temir yo’l muhandislari instituti, 2013 г. 4
Kirish matematika haqiqatan mavjud narsalarning sonli xarakteristikalari bilan ishlaydi. Bu narsalar diskretb tuzilishga ega va sonli xarakteristikalarining qiymati ham diskretdir. Hozirgi kunda oliy o’quv yurti talabalari uchun diskret matematikadan bir qator mukammal qo’llanmalar mavjud. Lekin o’rtacha matematirk tayyorgarlikka ega bo’ldan talabalarni diskret matematikaning zamonaviy usullari bilan tanishtiruvchi qo’llanma zarurligi sezilif turadi. Ushbu qo’llanmaning yozilishi shu muammoni yechishga urinishlardan biridir. Qo’llanma to’rtta paragrafdan iborat:1. To’plamlar nazariyasining elementlari.2.Kombinatorika.3.Matematik mantiq elementlari. 4. Graflar nazariyasi elementlari. Mavzular quyidagicha bayon qiliunadi. Avval, odattagidek nazariy ma’lumotlar va asosiy teoremalar keltirilib muammoning mohiyati tushuntiriladi.Bunda ba’zi tasdiqlarning isboti misollar yechimi bilan tahlil qilingan.Har bir bo’lim so’ngida mavzuni chuqur o’rganish uchun yechilishi tavsiya qilinadigan masalalar keltirilgan. Ulardan har biri bir nechta bir xil variantdan iborat . Shu sababli bir yoki bir nechta variant yechimi topilsa yetarli.
To’plam tushunchasi matematikaninig asosiy tushunchalaridan biri bo’lib, unga ta’rif berish ancha murakkabdir. Gap shundaki, ta’rif berish boshlang’ich tushuncha bo’lib, unda tushuncha biror tur ko’rinishida berilishi kerak. Lekin “to’plam” tushunchasi matematika va matematik mantiqning eng keng tushunchasi bo’lib, uni o’zidan keng darajadagi tushuncha bilan aniqlab bo’lmaydi. To’plam deb shunday ob’ektlar majmuasiga aytiladiki, bu ob’ektlar: deyarli har xil, qandaydir faqat ularga tegishli bo’lgan xususiyatga ega, ob’ektlar to’plam elementlari deb ataladi, hamda to’plam yagona bir butun deb tushuniladi. Bizni to’plamlarning strukturaviy tuzilishi, bir-biridan farqi va ular orasida qanday matematik va mantiqiy amallar aniqlanganligi qiziqtiradi. Birinchi navbatda biz to’plam elementlari qanday ob’ektlar majmuasidan tuzilganligiga e’tibor berishimiz kerak.
Shuni hisobga olish kerakki a element va {a} to’plam bir xil narsa emas. Birinchisa a bilan belgilangan element, ikkinchisa faqat bitta
5
elementli to’plamdir. Shuning uchun a tegishli {a} to’plamga – bu to’g’ri muloxaza. Shu bilan bir qatorda {a} tegishli a – noto’g’ri muloxaza. Toplam elementlari qanday tartibda yozilishi ahamiyatga ega emas. {a,b,c} va {a,c,b} bir xil to’plamlardir. To’plamlarning berilish usullari: 1. To’plamning barcha elementlarini yozish usulida. Odatda chekli to’plamlar bunday usulda beriladi. 2. Faqat berilgan to’plam elementlariga xos xossani ko’rsatish bilan. Bunday xossa to’plamning xarakteristik xossasi deyiladi va berilish usulini shartni qanoatlantirish asosida deyiladi.Bu usul bilan chekli va cheksiz to’plamlarni bewrish mumkin. yozuv to’plam
to’plamning [jssaga ega bo’lgan elementlaridan tuzilganini bildiradi. Agar biror xossaga ega bo’lgan to’plamni bilsak, bu xossaga ega bo’lgan faqat bitta ob’ekt bo’lishi mumkin yoki bunday ob’ekt umuman bo’lmasligi mumkin. Bunday ob’ektlar yaqqol ko’rinib turmasligi mumkin. Agar A to’plam xarakterli xossasi bilan berilsa va bu xossaga hech bir ob’ekt ega bo’lmasa, u holda A to’plam to’plam bo’sh to’plam deyiladi. Bo’sh to’plam belgi bilan belgilanadi. Bo’sh to’plam tushunchasi juda muhim tushuncha. Bo’sh to’plamni xossasiga asosan berishimiz mumkin va bu to’plam ustida bemalol amallar bajarishimiz mumkin. Bo’sh to’plamni chekli to’plam deb hisoblaymiz. To’plamlar chekli yoki cheksiz ko’p elemenyli bo’ladi.
sonlar o’rtasida o’zaro bir qiymatli moslik o’rnatish mumkin bo’lsa? Bunday to’plamga sanoqli to’plam deyiladi.
teng deyiladi : . Ya’ni X ning ixtiyoriy elementi Y ga element va Y ning ixtiyoriy elementi X ga element. 1.2.To’plamosti. Universal to’plam tushunchasi. Ta’rif: X to’plam Y to’plamning to’plam osti deyiladi, agar X ning ixtiyoriy elementi Y ga tegishli bo’lsa. Bunday ichida yotish X Y qat’iy emas deyiladi. To’plam ostilarining ba’zi bir xossalari: 1. Х Х – reflektivlik; 2. X Y & Y Z X Z – tranzitivlik; 3. X bo’sh to’plam har qanday to’plamning to’plam ostidir. Agar Y to’plamning X to’plamga tegishli bo’lmagan elementlari ham mavjud bo’lib, X to’plam Y ning to’plam osti bo’lsa Х У ko’rinishida yoziladi va X to’plam Y ga qat’iy tegishli deyiladi.
6
Ta’rif: O’rganilayotgan sohadagi barcha elementlarni va barcha to’plam ostilarni o’z ichiga olgan to’plamga universal to’plam deyiladi. Universal to’plamni odatda U harfi bilan belgilashadi. 1. Agar М U bo’lsa, М U bo’ladi. 2. Agar М U bo’lsa, u holda Ώ(М) U, bu yerda Ώ(М) – M to’plamning barcha mumkin bo’lgan to’plam ostilari, M to’plamning Buleani deyiladi. K’orilayotgan to’plamlar va yechilayotgan masaladan kelib chiqib, universal to’plamni mustaqil belgilashimiz mumkin.
to’plamga aytiladiki u faqat X ga ham va Y ga ham tegishli elementlardan tashkil topadi. Belgilanishi X∩Y.
kesishmaydi deyiladi, ya’ni ularning kesishmasi bo’sh to’plamdir (X∩Y= ). Bu amalni ikkitadan ko’p bo’lgan to’plamlar uchun ham qo’llashimiz mumkin. Bunday holda shunday elementlar to’plami haqida gapiriladiki ular bir vaqtda hamma to’plamlarga tegishli bo’lishi kerak. Ta’rif. Ikki X va Y to’plamlarning birlashmasi (X Y) deb, X yoki Y ga tegishli bo’lgan elementlardan tuzilgan to’plamga aytiladi. Birlashma amalini ikkitadan ko’p to’plamlar uchun qo’llashimiz mumkin. Bunday holda shunday to’plam haqida gapiriladiki, uning elementlari kamida bitta to’plamga tegishli bo’ladi.
aytiladiki u faqat X ga tegishli va Y ga tegishli bo’lmagan elementlardan tashkil topadi. Bu amal kesishma va birlashmadan farqli ravishda faqat ikkita to’plam uchun aniqlangan. To’plamlar algebrasida nol sifatida bo’sh to’plam qatnashadi. To’plamlar algebrasida bir sifatida qatnashuvchi to’plamni aniqlaylik. 4. To’plam to’ldiruvchisi. X to’plamning to’ldiruvchisi
deb U va X to’plam ayirmasi U\X ga aytiladi: U\X =
. To’plamlar ustidagi amallar ahamiyatga loyiq xossalarga ega. Teorema. Agar U universal to’plam bo’lsa va A, B, C U lar uchun quyidagi xossalar o’rinli: 1) Kommutativlik xossasi: А В=В А, А В=В А
7
2) Assotsiativlik xossasi: А (В С)=(А В) С, А (В С)=(А В) С 3) Distributivlik xossasi: А (В С)=(А В) (А С), А (В С)=(А В) (А С) 4) Ayniyat xossasi: А =А, А = , А U=U, А U=А 5) Idempotentlik xossasi: А A=A, А A=A 6) Yutish xossasi: А (А В)=А, А (А В)=А 7) Ikkilamchi to’ldiruvchi:
8) To’ldiruvchining xossasi: А A =U, А
A =
9) De Morgan qonunlari: A B A B A B A B . To’plamlar ustidagi amallar geometrik Eyler-Venn diagrammalari bilan ko’rsatilishi mumkin,bunda to’plamlar tekislikdagi aylanalar bilan mos keltiriladi,natijani esa ularning o’zaro joylashishi aniqlaydi.
Ta’rif: Qandaydir chekli ob’ektlarning tartiblangan va tashqi ma’lum holatni anglatuvchi termasiga tartiblangan to’plam yoki kartej deyiladi. Kortejga kiruvchi ob’ektlarga komponentalar (koordinatalar) deyiladi. Kortej komponentalari soni uning uzunligi deyiladi. To’plamdan farqli ravishda kartejda bir xil komponentalar bo’lishi mumkin va ularning qanday tartibda joylashishi juda muhim. Ta’rif: Ikkita bo’sh bo’lmagan X va Y to’plamlarning dekart ko’paytmasi deb shunday Х×У to’plamga aytiladiki, u barcha tartiblangan (x,y) juftliklardan iborat bo’ladi.
Х×У = {(x,y) : x X; y Y) Agar X va Y to’plamlardan birortasi bo’sh bo’lsa, u holda Х×У ham bo’sh toplam bo’ladi. Keltirilgan ta’rifdan ko’rinadiki Х×У У×Х
1.5.Moslik, akslantirish, munosabat va funksiya tushunchalari. А н и м а н и е : А В А В
8
Ikkita A va B to’plamlarini ko’raylik. Bu to’plamlarning elementlari orasida (a; b) juftlik tashkil etuvchi moslik o’rnatilgan bo’lsin. Agar bu moslik biror usulda berilgan bo’lsa, to’plamlar orasida moslik o’rnatilgan deyiladi. Bunday holda A va B to’plamlarning barcha elementlari taqqoslashda qatnashishi shart emas. Ta’rif: A va B to’plamlar dekart ko’paytmasi R= А×В ning har qanday to’plam ostiga moslik deyiladi. Ta’rif: D R , = {a A : b B (a,b) R} to’plamga R moslikning aniqlanish sohasi deyiladi. Ta’rif: B R , = { b B: (a,b) R} to’plamga R moslikning qiymatlar sohasi yoki aksi deyiladi. Demak, moslikni aniqlanish sohasi, qiymatlar sohasi va moslik qonuniyati orqali berish mumkin.
elementi mos qo’yilsa, u holda X ni Y ga akslantirish berilgan deyiladi. Ta’rif: X ni Y ga bir qiymatli akslantirishga funksiya deyiladi. Ya’ni f shunday akslantirishni agar (х 1
1 ) f va (х 2 ,y
) f , х 1 = х 2 bo’lsa, y 1 = y
2 bo’ladi. Bunday hollarda X va Y lar ustma-ust tushishi mumkin.
ustma-ust tushsa, bunday akslantirishga munosabat deyiladi. Munosabatlarning ba’zi bir xossalari: 1. Refleksivligi, хГх – rost 2. Antirefleksivligi, хГх – yolg’on 3. Simmetrikligi, хГу уГх 4. Antisimmetrikligi, хГу va уГх у=х 5. Simmetrik emasligi, хГу rost, u holda уГх - yolg’on 6. Tranzitivligi, хГу и уГz хГz.
Ta’rif: Ekvivalent munosabatlar deb, X to’plamdagi shunday biror munosabatlarga aytiladiki, ular quyidagi shartlarni qanoatlantiradi. 1. Х Х – refleksivlik; 2. Х У
У Х – simmetriklik; 3. Х У и У Z Х Z tranzitivlik. Ya’ni ekvivalentlik uchun quyidagi shartlar o’rinli: har bir element o’ziga o’zi ekvivalent, ekvivalent elementlar uchun tartib muhim emas, agar ikkita element uchinchisiga ekvivalent bo’lsa, u holda ular o’zaro ekvivalentdir.
qanoatlantiruvchi X to’plamga bo’lgan biror munosabat: 1. Х<Х – antirefleksivlik;
9
2. Х<У и У<Х – nosimmetriklik; 3. Х<У и У Х qanoatlantiruvchi X to’plamga bo’lgan munosabat: 1. Х Х – refleksivlik;
2. Х У и У Х Х=У – antisimmetriklik;
3. Х У и У Z Х Z – tranzitivlik.
A va B to’plamlar orasida o’zaro bir qiymatli moslik o’rnatilgan deyiladi, agar A to’plamning har bir elementiga B to’plamning faqat bitta
elementi mos qo’yilsa va B to’pplamning har bir elementiga A to’plamning faqat bitta elementi mos qo’yilsa. Bunday hollarda A va B to’plamlar
izomorf deyiladi va A B kabi belgilanadi. deyiladi, agar orasida bir qiymatli moslik o’rnatilgan bo’lsa. Bunday hollarga A B, yoki
, yoziladi va A hamda B to’plamalar teng quvvatga ega deyiladi.
to’plami J n
= 1, 2, …, n ga ekvivalent bo’lsa. ga aytiladi va A =k kabi belgilanadi. Bo’sh to’plam chekli deb hisoblanadi va uning elementlari soni nolga tengdir, ya’ni =0.
Shunday qilib, agar A to’plam chekli, ya’ni A =k, bo’lsa, u holda A to’plam elementlarini 1 dan k gacha bo’lgan sonlar orqali belgilab (nomerlab) chiqishimiz mumkin. Bunday belgilashning mavjudligini A= a
1 , a
2 , …, a
k ko’rinishidagi yozuvdan foydalaniladi. Chekli bo’lmagan to’plamlarga cheksiz to’plamlar deyiladi. Agar qandaydir A to’plam natural sonlar to’plami N ga teng quvvatli, ya’ni A N bo’lsa, u holda A to’plam sanoqli to’plam deyiladi (ba’zi adabiyotlar sanoqli cheksiz). Sanoqli to’plam A – shunday to’plamki uning barcha elementlarini cheksiz ketma-ketlik a 1 , a 2 , …, a
n , …,lar bilan nomerlab chiqish mumkin bo’lib, har bir element bitta n nomerga ega va har bir natural son n A to’plamning faqat bitta elementining nomeridir. Sanoqli to’plam quvvatini 0 ( – qadim yahudiy alifboining birinchi xarfi, “alef” deb ataladi, 0 - esa “alef – nol” deb o’qiladi). Hususiy holda N = 0 . A to’plam sanoqsiz deyiladi agar uning quvvati N natural sonlar quvvatidan katta bo’lsa. Bunday hollarda A to’plam kontinual quvvatli yoki kontinuum deyiladi. Kontinuumning quvvati 0 2
kabi belgilanadi. Quyodagi teoremani isbotsiz qabullaymiz. 10
R =C.
1 2 , , , n X X X – lar chekli o’zaro kesishmaydigan to’plamlar bo’lib , ,
1, i j X X i j i n j n bo’lsin. U holda 1 2 1 2
n X X X X X X bo’ladi. Teorema (Ko’paytirish teoremasi) 1 2 , , , n X X X . Chekli to’plamlar berilgan bo’lsa, u holda 1 2 1 2 n n X X X X X X
bo’ladi, ya’ni to’plamlarning dekart ko’paytmasi elementlarining soni, ularning har birining elementlari soni ko’paytmasiga tengdir. Teorema. (Qo’shib olish va ayirib tashlash) Chekli
, 1,
X i m to’plamlar uchun quyidagi qo’shib olish va ayirib tashlash formulasi o’rinlidir: 1 2 1 1 1 1 1 1 m i i j i j k i m i j m i j k m m i j l i j l m X X X X X X X X X X X X . Xususiy holda ikkita to’plam uchun bu formula
ko’rinishga ega. Uchta to’plam uchun qo’shib olish va ayirib tashlash frmulasi 1 2 3 1 2 3 1 2 1 3 2 3 1 2 3 X X X X X X X X X X X X X X X
ko’rinishga ega. Teoremaning nomidan ko’rinadiki, to’plam ostilarning elementlarini qo’shib olish yoki olib tashlash kerak bo’ladi. Download 1.78 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling