離散數(shù)學(xué)部分概念和公式總結(jié)(考試專用)
命題:稱能判斷真假的陳述句為命題。
命題公式:若在復(fù)合命題中,p、q、r等不僅可以代表命題常項,還可以代表命題變項,這樣的復(fù)合命題形式稱為命題公式。
命題的賦值:設(shè)A為一命題公式,p ,p ,…,p 為出現(xiàn)在A中的所有命題變項。給p ,p ,…,p 指定一組真值,稱為對A的一個賦值或解釋。若指定的一組值使A的值為真,則稱成真賦值。
真值表:含n(n≥1)個命題變項的命題公式,共有2^n組賦值。將命題公式A在所有賦值下的取值情況列成表,稱為A的真值表。
命題公式的類型:(1)若A在它的各種賦值下均取值為真,則稱A為重言式或永真式。
(2)若A在它的賦值下取值均為假,則稱A為矛盾式或永假式。
(3)若A至少存在一組賦值是成真賦值,則A是可滿足式。
主析取范式:設(shè)命題公式A中含n個命題變項,如果A得析取范式中的簡單合取式全是極小項,則稱該析取范式為A的主析取范式。
主合取范式:設(shè)命題公式A中含n個命題變項,如果A得析取范式中的簡單合析式全是極大項,則稱該析取范式為A的主析取范式。
命題的等值式:設(shè)A、B為兩命題公式,若等價式A?B是重言式,則稱A與B是等值的,記作A<=>B。
約束變元和自由變元:在合式公式"x A和 $x A中,稱x為指導(dǎo)變項,稱A為相應(yīng)量詞的轄域,x稱為約束變元,x的出現(xiàn)稱為約束出現(xiàn),A中其他出現(xiàn)稱為自由出現(xiàn)(自由變元)。
一階邏輯等值式:設(shè)A,B是一階邏輯中任意的兩公式,若A?B為邏輯有效式,則稱A與B是等值的,記作A<=>B,稱A<=>B為等值式。
前束范式:設(shè)A為一謂詞公式,若A具有如下形式Q1x1Q2x2Qk…xkB,稱A為前束范式。
集合的基本運算:并、 交、差、相對補和對稱差運算。
笛卡爾積:設(shè)A和B為集合,用A中元素為第一元素,用B中元素為第二元素構(gòu)成有序?qū)M成的集合稱為A和B的笛卡爾積,記為A×B。
二元關(guān)系:如果一個集合R為空集或者它的元素都是有序?qū)?,則稱集合R是一個二元關(guān)系。
特殊關(guān)系:(1)、空關(guān)系:Φ (2)全域關(guān)系:EA={<x, y> | x∈A ∧ y∈A }= A×A
(3)恒等關(guān)系:IA={<x, x> | x∈A}
(4)小于等于關(guān)系:LA={<x, y>| x, y∈A∧x≤y∈A },A í R
(5)整除關(guān)系: Rí ={<x, y>| x,y∈ψ ∧ x í y} ,ψ是集合族
二元關(guān)系的運算:設(shè)R是二元關(guān)系,
(1)R中所有有序?qū)Φ牡谝辉貥?gòu)成的集合稱為R的定義域domR = { x | $y(<x , y>∈R)}
(2)R中所有有序?qū)Φ牡诙貥?gòu)成的集合稱為R的值域ranR = {y | $x(<x , y>∈R)}
(3)R的定義域和值域的并集稱為R的域fldR= domR ∪ranR
二元關(guān)系的性質(zhì):自反性,反自反性,對稱性,反對稱性,傳遞性。
等價關(guān)系:如果集合A上的二元關(guān)系R是自反的,對稱的和傳遞的,那么稱R是等價關(guān)系。設(shè)R是A上的等價關(guān)系,x , y是A的任意元素,記作x~y。
等價類:設(shè)R是A上的等價關(guān)系,對任意的"x∈A,令[x]R={ y | y∈A ∧ x R y },稱[x]R為x關(guān)于R的等價類。
偏序關(guān)系:設(shè)R是集合A上的二元關(guān)系,如果R是自反的,反對稱的和傳遞的,那么稱R為A上的偏序,記作≤;稱序偶< A ,R >為偏序集合。
函數(shù)的性質(zhì):設(shè)f: A?B,
(1)若ranf = B,則稱f 是滿射(到上)的。
(2)若 "y? ranf 都存在唯一的x ?A 使得f(x)=y,則稱f 是單射(— —)的。
(3)若f 既是滿射又是單射的,則稱f 是雙射(— —到上)的。
無向圖:是一個有序的二元組<V, E>,記作G,其中:
(1) V1Ф稱為頂點集,其元素稱為頂點或結(jié)點。
(2) E為邊集,它是無序積V&V的多重子集,其元素稱為無向邊,簡稱邊。
有向圖:是一個有序的二元組<V,E>,記作D,其中
(1) V同無向圖。 (2) E為邊集,它是笛卡爾積V′V的多重子集,其元素稱為有向邊。
設(shè)G=<V,E>是一個無向圖或有向圖。
有限圖:若V, E是有限集,則稱G為有限圖。
n階圖:若| V |=n,稱G為n階圖。
零圖:若| E |=0,稱G為零圖,當(dāng)| V |=1時,稱G為平凡圖。
基圖:將有向圖變?yōu)闊o向圖得到的新圖,稱為有向圖的基圖。
圖的同構(gòu):在用圖形表示圖時,由于頂點的位置不同,邊的形狀不同,同一個事物之間的關(guān)系可以用不同的圖表示,這樣的圖稱為圖同構(gòu)。
帶權(quán)圖:在處理有關(guān)圖的實際問題時,往往有值的存在,一般這個值成為權(quán)值,帶權(quán)值的圖稱為帶權(quán)圖或賦權(quán)圖。
連通圖:若無向圖是平凡圖,或圖中任意兩個頂點都是連通的,則稱G是連通圖。否則稱為非連通圖。設(shè)D是一個有向圖,如果D的基圖是連通圖,則稱D是弱連通圖,若D中任意兩個頂點至少一個可達另一個,則稱D是單向連通圖。若D中任意兩個頂點是相互可達的,則稱D是強連通圖。
歐拉圖:通過圖中所有邊一次且僅一次并且通過所有定點的通路(回路),稱為歐拉通路(回路)。存在歐拉回路的圖稱為歐拉圖。
哈密頓圖:經(jīng)過圖中每個頂點一次且僅一次的通路(回路),稱為哈密頓通路(回路),存在哈密頓回路的圖稱為哈密頓圖。
平面圖:一個圖G如果能以這樣的方式畫在平面上:出定點處外沒有變交叉出現(xiàn),則稱G為平面圖。畫出的沒有邊交叉出現(xiàn)的圖稱為G的一個平面嵌入。
二部圖:若無向圖G=〈V, E〉的頂點集合V可以劃分成兩個子集V1和V 2(V1∩V2 =f ),使G中的任何一條邊的兩個端點分別屬于V1和V2,則稱G為二部圖(偶圖)。二部圖可記為G = < V1, V 2 , E >, V1和V 2稱為互補頂點子集。
樹的定義:連通無回路的無向圖稱為無向樹,簡稱樹,常用T表示樹。平凡圖稱為平凡樹。若無向圖G至少有兩個連通分支,每個連通都是樹,則稱G為森林。在無向圖中,懸掛頂點稱為樹葉,度數(shù)大于或等于2的頂點稱為分支點。
樹的性質(zhì):性質(zhì)1、設(shè)G=<V,E>是n階m條邊的無向圖,則下面各命題是等價的:
(1)G是樹 (2)G中任意兩個頂點之間存在唯一的路徑 (3)G中無回路且m=n-1.
(4)G是連通的且m=n-1. (5)G是連通的且G中任何邊均為橋。 (6)G中沒有回路,但在任何兩個不同的頂點之間加一條新邊,在所得圖中得到唯一的一個含新邊的圈。
性質(zhì)2、設(shè)T是n階非平凡的無向樹,則T中至少有兩片樹葉。
證:設(shè)T有x片樹葉,由握手定理及性質(zhì)1可知,2(n-1)=∑d(vi)≥x+2(n-x)由上式解出x≥2.
最小生成樹:設(shè)T是無向圖G的子圖并且為樹,則稱T為G的樹。若T是G的樹且為生成子圖,則稱T是G的生成樹。設(shè)T是G的生成樹。e∈E(G),若e∈E(T),則稱e為T的樹枝,否則稱e為T的弦。并稱導(dǎo)出子圖G[E(G)-E(T)]為T的余樹,記作T。
最優(yōu)二元樹:設(shè)2叉樹T有t片樹葉v1,v2,…,vt,權(quán)分別為w1,w2,…,wt,稱W(t)=wil(vi)為T的權(quán),其中l(wèi)(vi)是vi的層數(shù)。在所有有t片樹葉,帶權(quán)w1,w2,…,wt的2叉樹中,權(quán)最小的2叉樹稱為最優(yōu)2叉樹。
最佳前綴碼:利用Huffman算法求最優(yōu)2叉樹,由最優(yōu)2叉樹產(chǎn)生的前綴碼稱為最佳前綴碼,用最佳前綴碼傳輸對應(yīng)的各符號能使傳輸?shù)亩M制數(shù)位最省。
蘊含式推理
E1
┐┐p<=>P
E12
R∨(P∧┐P)<=>R
E2
P∧Q<=>Q∧P
E13
R ∧(P∨┐P)<=>R
E3
P∨Q<=>Q∨P
E14
R∨(P∨┐P)<=>T
E4
(P∧Q)∧R<=>P∧(Q∧R)
E15
R∧(P∧┐P)<=>F
E5
(P∨Q)∨R<=>P∨(Q∨R)
E16
P→Q<=>┐P∨Q
E6
P∧(Q∨R)<=>(P∧Q)∨(P∧R)
E17
┐(P→Q)<=> P∧┐Q
E7
P∨(Q∧R)<=>(P∨Q)∧(P∨R)
E18
P→Q<=>┐Q→┐P
E8
┐(P∧Q)<=> ┐P∨┐Q
E19
P→(Q→R)<=>(P∧Q)→R
E9
┐(P∨Q)<=> ┐P∧┐Q
E20
PDQ<=>(P→Q)∧(Q→P)
E10
P∨P<=>P
E21
PDQ<=>(P∧Q)∨(┐P∧┐Q)
E11
P∧P<=>P
E22
┐(PDQ) <=> PD┐Q
等值公式表
P∧Q=>P
化簡式
P∧Q=>Q
化簡式
P=>P∨Q
附加式
┐P=>P→Q
變形附加式
Q=>P→Q
變形附加式
┐(P→Q)=>P
變形簡化式
┐(P→Q)=>┐Q
變形簡化式
p∧(P→Q)=>Q
假言推論
┐Q∧(P→Q)=>┐P
拒取式
┐p∧(P∨Q)=>Q
析取三段式
(P→Q) ∧(Q→R)=>P→R
條件三段式
(PDQ) ∧(QDR)=>PDR
雙條件三段式
(P→Q)∧(R→S)∧(P∧R)=>Q→S
合取構(gòu)造二難
(P→Q)∧(R→S)∧(P∨R)=>Q∨S
析取構(gòu)造二難
P→Q=>(P∨R) →(Q∨R)
前后附加式
P→Q=>(P∧R) →(Q∧R)
前后附加式
E23
(
x)((Ax)∨(Bx))<=>(
x)(Ax)∨(
x)(Bx)
E30
(
x)(Ax) →B<=>(
x) ((Ax)→B)
E24
(
x)((Ax)∧(Bx))<=>(
x)(Ax)∧(
x)(Bx)
E31
(
x)(Ax) →B<=>(
x) ((Ax)→B)
E25
┐(
x)(Ax)<=>(
x)┐(Ax)
E32
A→(
x)(Bx) <=>(
x) (A→(Bx))
E26
┐(
x)(Ax)<=>(
x)┐(Ax)
E33
A→(
x)(Bx) <=>(
x) (A→(Bx))
E27
(
x)(A∨(Bx))<=>A∨(
x)(Bx)
I17
(
x)(Ax)∨(
x)(Bx) =>(
x)((Ax)∨(Bx))
E28
(
x)(A∧(Bx))<=>A∧(
x)(Bx)
I18
(
x)((Ax)∧(Bx)) =>(
x)(Ax)∧(
x)(Bx)
E29
(
x)((Ax)→(Bx))<=>(
x)(Ax)→(
x)(Bx)
I19
(
x)(Ax)→(
x)(Bx) =>(
x)((Ax)→(Bx))
集合恒等式:P61
冪等律:A∪A=A ;A∩A=A
結(jié)合律:(A∪B)∪C=A∪(B∪C) ;(A∩B)∩C=A∩(B∩C)
交換律:A∪B=B∪A ;A∩B=B∩A
分配律:A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C) ;A∩(B∪C)=(A∩B)∪(A∩C)
同一律:A∪f =A ;A∩E=A
零 律:A∪E =A ;A∩f = f
排中律:A∪~A=E
矛盾律:A∩~A =ff
吸收律:A∩(A∪B)=A;A∪ (A∩B)=A
德摩根定律:A-(B∪C)=(A-B)∩(A-C);A-(B∩C)=(A-B)∪(A-C)
~(B∪C)= ~B∩~C;~(B∩C)= ~B∪~C;~f=E;~E=f
雙重否定律:~(~A)=A
二元關(guān)系的運算:
設(shè)F,G,H是任意的關(guān)系,
(1)(F -1) -1= F (2)dom(F -1)=ranF ;ran (F -1)=domF
(3)( F ? G ) ? H = F ?(G ? H ) (4)( F ? G ) - 1 =G -1 ? F -1
設(shè)R是A上的關(guān)系(冪運算)
(1)Ro = {<x,x>| x∈A} (2)R ^n = R ^(n-1) ? R,n≥1 (3)R ? Ro = Ro ? R = R
圖的矩陣表示:
(1)無向圖的關(guān)聯(lián)矩陣:設(shè)無向圖G=<V,E>, V={v1,v2,…,vn}, E={e1,e2,…,em},令mij為頂點vi與邊的關(guān)聯(lián)次數(shù),則稱( mij )n′ m為G的關(guān)聯(lián)矩陣。記為M(G)。
(2)有向圖的關(guān)聯(lián)矩陣:設(shè)無向圖D=<V,E>, V={v1,v2,…,vn}, E={e1,e2,…,em},
1, vi是ej的始點
mij = 0, vi與ej不關(guān)聯(lián)
-1,vi是ej的終點
則稱( mij )n′ m為D的關(guān)聯(lián)矩陣。記為M(D) 。