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离散数学_修订版_耿素云课后答案

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离散数学_修订版_耿素云课后答案 1 第一章部分课后习题参考答案 16 设 p、q的真值为 0000;r、s的真值为 1111,求下列各命题公式的真值。 (1)p∨(q∧r)⇔ 0∨(0∧1) ⇔ 0 (2)(p↔r)∧(﹁q∨s) ⇔(0↔1)∧(1∨1) ⇔ 0∧1⇔ 0. (3)(¬ p∧¬q∧r)↔(p∧q∧﹁r) ⇔(1∧1∧1) ↔ (0∧0∧0)⇔ 0 (4)(¬ r∧s)→(p∧¬q) ⇔(0∧1)→(1∧0) ⇔ 0→0⇔ 1 17.判断下面一段论述是否为真:“π 是无理数。并且,如果 3是无理数,则 2 也是无理数...

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1 第一章部分课后习题参考答案 16 设 p、q的真值为 0000;r、s的真值为 1111,求下列各命题 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 的真值。 (1)p∨(q∧r)⇔ 0∨(0∧1) ⇔ 0 (2)(p↔r)∧(﹁q∨s) ⇔(0↔1)∧(1∨1) ⇔ 0∧1⇔ 0. (3)(¬ p∧¬q∧r)↔(p∧q∧﹁r) ⇔(1∧1∧1) ↔ (0∧0∧0)⇔ 0 (4)(¬ r∧s)→(p∧¬q) ⇔(0∧1)→(1∧0) ⇔ 0→0⇔ 1 17.判断下面一段论述是否为真:“π 是无理数。并且,如果 3是无理数,则 2 也是无理数。另外 6能被 2整除,6才能被 4整除。” 答:p: π 是无理数 1 q: 3是无理数 0 r: 2 是无理数 1 s: 6能被 2整除 1 t: 6能被 4整除 0 命题符号化为: p∧(q→r)∧(t→s)的真值为 1,所以这一段的论述为真。 19.用真值表判断下列公式的类型: (4)(p→q) →(¬q→¬p) (5)(p∧r) ↔ (¬p∧¬q) (6)((p→q) ∧(q→r)) →(p→r) 答: (4) p q p→q ¬q ¬p ¬q→¬p (p→q)→(¬q→¬p) 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 所以公式类型为永真式 (5)公式类型为可满足式( 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 如上例) (6)公式类型为永真式(方法如上例) 第二章部分课后习题参考答案 3.用等值演算法判断下列公式的类型,对不是重言式的可满足式,再用真值表法求出成真赋值. (1) ¬ (p∧q→q) (2)(p→(p∨q))∨(p→r) (3)(p∨q)→(p∧r) 答:(2)(p→(p∨q))∨(p→r)⇔ (¬p∨(p∨q))∨(¬p∨r)⇔ ¬ p∨p∨q∨r⇔ 1 所以公式类型为永真式 2 (3) P q r p∨q p∧r (p∨q)→(p∧r) 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 所以公式类型为可满足式 4.用等值演算法证明下面等值式: (2)(p→q)∧(p→r)⇔ (p→(q∧r)) (4)(p∧¬q)∨(¬p∧q)⇔ (p∨q) ∧¬(p∧q) 证明(2)(p→q)∧(p→r) ⇔ (¬ p∨q)∧(¬ p∨r) ⇔ ¬ p∨(q∧r)) ⇔ p→(q∧r) (4)(p∧¬q)∨(¬ p∧q)⇔ (p∨(¬p∧q)) ∧(¬ q∨(¬p∧q) ⇔ (p∨¬ p)∧(p∨q)∧(¬ q∨¬ p) ∧(¬ q∨q) ⇔ 1∧(p∨q)∧¬(p∧q)∧1 ⇔ (p∨q)∧¬(p∧q) 5.求下列公式的主析取范式与主合取范式,并求成真赋值 (1)(¬p→q)→(¬q∨p) (2)¬ (p→q)∧q∧r (3)(p∨(q∧r))→(p∨q∨r) 解: (1)主析取范式 (¬p→q)→(¬q∨ p) ⇔ ¬ (p∨ q)∨ (¬q∨ p) ⇔ (¬ p∧ ¬ q)∨ (¬q∨ p) ⇔ (¬ p∧ ¬q)∨ (¬ q∧ p)∨ (¬q∧ ¬ p)∨ (p∧ q)∨ (p∧ ¬q) ⇔ (¬p∧ ¬ q)∨ (p∧ ¬q)∨ (p∧ q) ⇔ 320 mmm ∨∨ ⇔∑(0,2,3) 主合取范式: (¬ p→q)→(¬ q∨ p) ⇔ ¬ (p∨ q)∨ (¬ q∨ p) 3 ⇔ (¬ p∧ ¬q)∨ (¬ q∨ p) ⇔ (¬ p∨ (¬q∨ p))∧ (¬q∨ (¬ q∨ p)) ⇔ 1∧ (p∨ ¬q) ⇔ (p∨ ¬q) ⇔ M1 ⇔∏(1) (2) 主合取范式为: ¬ (p→q)∧ q∧ r⇔ ¬(¬p∨ q)∧ q∧ r ⇔ (p∧ ¬q)∧ q∧ r⇔ 0 所以该式为矛盾式. 主合取范式为∏(0,1,2,3,4,5,6,7) 矛盾式的主析取范式为 0 (3)主合取范式为: (p∨ (q∧ r))→(p∨ q∨ r) ⇔ ¬ (p∨ (q∧ r))→(p∨ q∨ r) ⇔ (¬p∧ (¬ q∨ ¬r))∨ (p∨ q∨ r) ⇔ (¬p∨ (p∨ q∨ r))∧ ((¬q∨ ¬r))∨ (p∨ q∨ r)) ⇔ 1∧ 1 ⇔ 1 所以该式为永真式. 永真式的主合取范式为 1 主析取范式为∑(0,1,2,3,4,5,6,7) 第三章部分课后习题参考答案 14. 在自然推理系统 P中构造下面推理的证明: (2)前提:p→q,¬(q∧ r),r 结论:¬ p (4)前提:q→ p,q↔ s,s↔ t,t∧ r 结论:p∧ q 证明:(2) ①¬(q∧ r) 前提引入 ②¬q∨ ¬r ①置换 ③q→¬r ②蕴含等值式 ④r 前提引入 4 ⑤¬q ③④拒取式 ⑥p→q 前提引入 ⑦¬p(3) ⑤⑥拒取式 证明(4): ①t∧ r 前提引入 ②t ①化简律 ③q↔s 前提引入 ④s↔t 前提引入 ⑤q↔t ③④等价三段论 ⑥(q→t)∧ (t→q) ⑤ 置换 ⑦(q→t) ⑥化简 ⑧q ②⑥ 假言推理 ⑨q→p 前提引入 ⑩p ⑧⑨假言推理 (11)p∧ q ⑧⑩合取 15 在自然推理系统 P中用附加前提法证明下面各推理: (1)前提:p→(q→r),s→p,q 结论:s→r 证明 ①s 附加前提引入 ②s→p 前提引入 ③p ①②假言推理 ④p→ (q→ r) 前提引入 ⑤q→r ③④假言推理 ⑥q 前提引入 ⑦r ⑤⑥假言推理 16 在自然推理系统 P中用归谬法证明下面各推理: (1)前提:p→¬ q,¬ r∨ q,r∧ ¬ s 结论:¬ p 证明: ①p 结论的否定引入 ②p→﹁q 前提引入 5 ③﹁q ①②假言推理 ④¬r∨ q 前提引入 ⑤¬r ④化简律 ⑥r∧¬s 前提引入 ⑦r ⑥化简律 ⑧r∧﹁r ⑤⑦ 合取 由于最后一步 r∧﹁r 是矛盾式,所以推理正确. 第四章部分课后习题参考答案 3. 在一阶逻辑中将下面将下面命题符号化,并分别讨论个体域限制为(a),(b)条件时命题的真值: (1) 对于任意 x,均有 2=(x+ )(x ). (2) 存在 x,使得 x+5=9. 其中(a)个体域为自然数集合. (b)个体域为实数集合. 解: F(x): 2=(x+ )(x ). G(x): x+5=9. (1)在两个个体域中都解释为 )(xxF∀ ,在(a)中为假命题,在(b)中为真命题。 (2)在两个个体域中都解释为 )(xxG∃ ,在(a)(b)中均为真命题。 4. 在一阶逻辑中将下列命题符号化: (1) 没有不能表示成分数的有理数. (2) 在北京卖菜的人不全是外地人. 解: (1)F(x): x 能表示成分数 H(x): x 是有理数 命题符号化为: ))()(( xHxFx ∧¬¬∃ (2)F(x): x 是北京卖菜的人 H(x): x 是外地人 命题符号化为: ))()(( xHxFx →¬∀ 5. 在一阶逻辑将下列命题符号化: (1) 火车都比轮船快. (3) 不存在比所有火车都快的汽车. 解: (1)F(x): x 是火车; G(x): x 是轮船; H(x,y): x 比 y 快 6 命题符号化为: )),())()((( yxHyGxFyx →∧∀∀ (2) (1)F(x): x 是火车; G(x): x 是汽车; H(x,y): x 比 y 快 命题符号化为: ))),()(()(( yxHxFxyGy →∀∧¬∃ 9.给定解释 I如下: (a) 个体域 D为实数集合 R. (b) D 中特定元素 =0. (c) 特定函数 (x,y)=x y,x,y D∈ . (d) 特定谓词 (x,y):x=y, (x,y):x,<3,3>,<4,4>} EA={<2,2>,<2,3>,<2,4>,<3,4>,<4,4>,<3,2>,<3,3>,<4,2>,<4,3>} LA={<2,2>,<2,3>,<2,4>,<3,3>,<3,4>,<4,4>} DA={<2,4>} 13.设 A={<1,2>,<2,4>,<3,3>} B={<1,3>,<2,4>,<4,2>} 求 A∪B,A∩B, domA, domB, dom(A∪B), ranA, ranB, ran(A∩B ), fld(A-B). 11 解:A∪ B={<1,2>,<2,4>,<3,3>,<1,3>,<4,2>} A∩ B={<2,4>} domA={1,2,3} domB={1,2,4} dom(A∨B)={1,2,3,4} ranA={2,3,4} ranB={2,3,4} ran(A∩ B)={4} A-B={<1,2>,<3,3>},fld(A-B)={1,2,3} 14.设 R={<0,1><0,2>,<0,3>,<1,2>,<1,3>,<2,3>} 求 R �R, R-1, R↑ {0,1,}, R[{1,2}] 解:R � R={<0,2>,<0,3>,<1,3>} RRRR-1-1-1-1,,,,={<1,0>,<2,0>,<3,0>,<2,1>,<3,1>,<3,2>} R↑ {0,1}={<0,1>,<0,2>,<0,3>,<1,2>,<1,3>} R[{1,2}]=ran(R|{1,2})={2,3} 16.设 A={a,b,c,d}, 1R , 2R 为 A上的关系,其中 1R = { }, , , , ,a a a b b d { }2 , , , , , , ,R a d b c b d c b= 求 2 31 2 2 1 1 2, , ,R R R R R R� � 。 解: R1 �R2={,,} R2�R1={} R12=R1 � R1={,,} R22=R2 � R2={,,} R23=R2 � R22={,,} 36.设 A={1,2,3,4},在 A× A 上定义二元关系 R, ∀ ,∈A× A ,〈u,v> R ⇔ u + y = x + v. (1)证明 R 是 A× A 上的等价关系. (2)确定由 R 引起的对 A× A 的划分. (1)证明:∵R ⇔ u+y=x-y ∴R⇔ u-v=x-y ∀ ∈A× A 12 ∵u-v=u-v ∴R ∴R 是自反的 任意的,∈A×A 如果R ,那么 u-v=x-y ∴x-y=u-v ∴R ∴R是对称的 任意的,,∈A×A 若R,R 则 u-v=x-y,x-y=a-b ∴u-v=a-b ∴R ∴R 是传递的 ∴R是 A×A 上的等价关系 (2) ∏={{<1,1>,<2,2>,<3,3>,<4,4>}, {<2,1>,<3,2>,<4,3>}, {<3,1>,<4,2>}, {<4,1>}, {<1,2>,<2,3>,<3,4>}, {<1,3>,<2,4>}, {<1,4>} } 41.设 A={1,2,3,4},R为 A ×A 上的二元关系,,,, ∀〈a,b〉,〈c,d〉∈A ×A ,,,, 〈a,b〉R〈c,d〉⇔ a + b = c + d (1) 证明 R为等价关系. (2)求 R导出的划分. (1)证明:∀ R ∴R 是自反的 任意的,∈A×A 设R,则 a+b=c+d ∴c+d=a+b ∴R ∴R 是对称的 任意的,,∈A×A 若R,R 则 a+b=c+d,c+d=x+y ∴a+b=x+y ∴R ∴R 是传递的 ∴R是 A×A上的等价关系 13 (2) ∏ ={{<1,1>}, {<1,2>,<2,1>}, {<1,3>,<2,2>,<3,1>}, {<1,4>,<4,1>,<2,3>,<3,2>}, {<2,4>,<4,2>,<3,3>}, {<3,4>,<4,3>}, {<4,4>}} 43. 对于下列集合与整除关系画出哈斯图: (1) {1,2,3,4,6,8,12,24} (2) {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12} 解: 1 2 3 4 6 8 12 24 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 (1) (2) 45.下图是两个偏序集的哈斯图.分别写出集合 A和偏序关系 R≺的集合表达式. a b c d e f g a b c d e f g (a) (b) 解: (a)A={a,b,c,d,e,f,g} R≺ ={,,,,,,,,,} AI∪ (b) A={a,b,c,d,e,f,g} R≺ ={,,,,,,} AI∪ 46.分别画出下列各偏序集的哈斯图,并找出 A的极大元`极小元`最大元和最小元. (1)A={a,b,c,d,e} R≺ ={,,,,,,}∪ IA. (2)A={a,b,c,d,e}, R≺ ={}∪ IA. 解: 14 a b c d e a b c d e (1) (2) 项目 (1) (2) 极大元: e a,b,d,e 极小元: a a,b,c,e 最大元: e 无 最小元: a 无 第八章部分课后习题参考答案 1.设 f :N→N,且 f (x)= 1 2 x x x ⎧ ⎪ ⎨ ⎪⎩ ,若 为奇数 若 为偶数 , 求 f (0), f ({0}), f (1), f ({1}), f ({0,2,4,6,…}),f ({4,6,8}), f -1({3,5,7}). 解:f (0)=0, f ({0})={0}, f (1)=1, f ({1})={1}, f ({0,2,4,6,…})=N,f ({4,6,8})={2,3,4}, f -1 ({3,5,7})={6,10,14}. 4. 判断下列函数中哪些是满射的?哪些是单射的?哪些是双射的? (1) f:N→N, f(x)=x2+2 不是满射,不是单射 (2) f:N→N,f(x)=(x)mod 3,x除以 3的余数 不是满射,不是单射 (3) f:N→N,f(x)= 1 0 x x ⎧ ⎨ ⎩ ,若 为奇数 ,若 为偶数 不是满射,不是单射 (4) f:N→ {0,1},f(x)= 0 1 x x ⎧ ⎨ ⎩ ,若 为奇数 ,若 为偶数 是满射,不是单射 (5) f:N-{0}→R,f(x)=lgx 不是满射,是单射 (6) f:R→R,f(x)=x2-2x-15 不是满射,不是单射 5. 设 X={a,b,c,d},Y={1,2,3},f={,,,}判断以下命题的真假: (1)f是从 X 到 Y 的二元关系,但不是从 X到 Y的函数; 对 (2)f是从 X 到 Y 的函数,但不是满射,也不是单射的; 错 (3)f是从 X 到 Y 的满射,但不是单射; 错 15 (4)f是从 X 到 Y 的双射. 错 第十章部分课后习题参考答案 4.判断下列集合对所给的二元运算是否封闭: (1) 整数集合 Z和普通的减法运算。 封闭,,,,不满足交换律和结合律,无零元和单位元 (2) 非零整数集合 普通的除法运算。不封闭 (3) 全体 nn× 实矩阵集合 (R)和矩阵加法及乘法运算,其中 n 2。 封闭 均满足交换律,结合律,乘法对加法满足分配律; 加法单位元是零矩阵,无零元; 乘法单位元是单位矩阵,零元是零矩阵; (4)全体 nn× 实可逆矩阵集合关于矩阵加法及乘法运算,其中 n 2。不封闭 (5)正实数集合 和 运算,其中 运算定义为: 不封闭 因为 +∉−=−−×= R1111111� (6) n 关于普通的加法和乘法运算。 封闭,均满足交换律,结合律,乘法对加法满足分配律 加法单位元是 0000,无零元; 乘法无单位元( 1>n ),零元是 0000; 1=n 单位元是 1111 (7)A = { },,, 21 naaa ⋯ n 运算定义如下: 封闭 不满足交换律,满足结合律, (8)S = 关于普通的加法和乘法运算。 封闭 均满足交换律,结合律,乘法对加法满足分配律 (9)S = {0,1},S是关于普通的加法和乘法运算。 加法不封闭,乘法封闭;乘法满足交换律,结合律 (10)S = ,S 关于普通的加法和乘法运算。 加法不封闭,乘法封闭,乘法满足交换律,结合律 5.对于上题中封闭的二元运算判断是否适合交换律,结合律,分配律。 见上题 7.设 * 为 + Z 上的二元运算 +∈∀ Zyx, , 16 X * Y = min ( x,y ),即 x 和 y之中较小的数. (1)求 4 * 6,7 * 3。 4,4,4,4, 3333 (2)* 在 +Z 上是否适合交换律,结合律,和幂等律? 满足交换律,结合律,和幂等律 (3)求*运算的单位元,零元及 + Z 中所有可逆元素的逆元。 单位元无,零元 1111, 所有元素无逆元 8. QQS ×= Q为有理数集,*为 S 上的二元运算, , S 有 <<<< aaaa,bbbb >****y>y>y> ==== b>b>b> (1)*运算在 S上是否可交换,可结合?是否为幂等的? 不可交换:****=>=>=>= +y>+y>+y>≠ <<<< aaaa,bbbb >****y>y>y> 可结合:(*)*=*)*=*)*=*)*=*=*=*=*=>>> *(*)=*(*)=*(*)=*(*)=*=*=*=*=>>> (*)*=*)*=*)*=*)*=*(*)>*(*)>*(*)>*(*) 不是幂等的 (2)*运算是否有单位元,零元? 如果有请指出,并求 S中所有可逆元素的逆元。 设是单位元, >>> SSSS ,*=>*=>*=>*= ****=>=>=>=========,解的=<1,0>=<1,0>=<1,0>=<1,0>,即为单位。 设是零元, >>> SSSS ,*=>*=>*=>*= ****=>=>=>=========,无解。即无零元。 >>> SSSS,设是它的逆元*=>*=>*=>*= ****=<1,0>>=<1,0>>=<1,0>>=<1,0> ==<1,0>==<1,0>==<1,0>==<1,0> a=1/x,b=-y/xa=1/x,b=-y/xa=1/x,b=-y/xa=1/x,b=-y/x 所以当 xxxx≠ 0000时, x y x yx −=>< − , 1 , 1 10.令 S={a,b},S 上有四个运算:*, 分别有表 10.8 确定。 (a) (b) (c) (d) (1)这 4 个运算中哪些运算满足交换律,结合律,幂等律? (a)(a)(a)(a) 交换律,结合律,幂等律都满足, 零元为 a,a,a,a,没有单位元; 17 (b)(b)(b)(b)满足交换律和结合律,不满足幂等律,单位元为 a,a,a,a,没有零元 bbaa == −− 11 , (c)(c)(c)(c)满足交换律,,,,不满足幂等律,,,,不满足结合律 ababbabaabba ==== ������ )(,)( bbabba ���� )()( ≠ 没有单位元,,,, 没有零元 (d)(d)(d)(d) 不满足交换律,满足结合律和幂等律 没有单位元,,,, 没有零元 (2)求每个运算的单位元,零元以及每一个可逆元素的逆元。 见上 16.设 V=〈 N,+ , 〉,其中+ ,分别代表普通加法与乘法,对下面给定的每个集合确定它是否构 成 V的子代数,为什么? (1)S1= 是 (2)S2= 不是 加法不封闭 (3)S3 = {-1,0,1} 不是,加法不封闭 第十一章部分课后习题参考答案 8.设 S={0,1,2,3}, 为模 4 乘法,即 "∀ x,y∈S, x y=(xy)mod 4 问〈S, 〉是否构成群?为什么? 解:(1) ∀ x,y∈S, x y=(xy)mod 4 S∈ , 是 S 上的代数运算。 (2) ∀ x,y,z∈S,设 xy=4k+r 30 ≤≤ r (x y) z =((xy)mod 4) z=r z=(rz)mod 4 =(4kz+rz)mod 4=((4k+r)z)mod 4 =(xyz)mod 4 同理 x (y z) =(xyz)mod 4 所以,(x y) z = x (y z),结合律成立。 (3) ∀ x∈S, (x 1)=(1 x)=x,,所以 1是单位元。 (4) ,33,11 11 == −− 0 和 2 没有逆元 所以,〈S, 〉不构成群 9.设 Z 为整数集合,在 Z上定义二元运算。如下: " ∀ x,y∈Z,xoy= x+y-2 18 问 Z关于 o 运算能否构成群?为什么? 解:(1) ∀ x,y∈Z, xoy= x+y-2 Z∈ ,o 是 Z 上的代数运算。 (2) ∀ x,y,z∈Z, (xoy) oz =(x+y-2)oz=(x+y-2)+z-2=x+y+z-4 同理(xoy)oz= xo(yoz),结合律成立。 (3)设 e 是单位元,∀ x∈Z, xo e = e ox=x,即 x+ e -2= e +x-2=x, e=2 (4) ∀ x∈Z , 设 x 的逆元是 y, xoy= yox= e , 即 x+y-2=y+x-2=2, 所以, xyx −==− 41 所以〈Z,o〉构成群 11.设 G= ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛− ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ −⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 10 01 , 10 01 , 10 01 , 10 01 ,证明 G关于矩阵乘法构成一个群. 解:(1) ∀ x,y∈G, 易知 xy∈G,乘法是 Z上的代数运算。 (2) 矩阵乘法满足结合律 (3)设 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 10 01 是单位元, (4)每个矩阵的逆元都是自己。 所以 G关于矩阵乘法构成一个群. 14.设 G 为群,且存在 a∈G,使得 G={ak∣k∈Z} 证明:G是交换群。 证明:∀ x,y∈G,设 lk ayax == , ,则 yxaaaaaaxy klkllklk ====== ++ 所以,G是交换群 17.设 G 为群,证明 e为 G中唯一的幂等元。 证明:设 Ge ∈0 也是幂等元,则 0 2 0 ee = ,即 eee 0 2 0 = ,由消去律知 ee =0 18.设 G 为群,a,b,c∈G,证明 ∣abc∣=∣bca∣=∣cab∣ 证明:先证设 ebcaeabc kk =⇔= )()( 19 设 ,)( eabc k = 则 eabcabcabcabc =)())()(( ⋯ , 即 eabcabcabcabcaa =−1)())()(( ⋯ 左边同乘 1− a ,右边同乘a得 eeaabacbcabcabcabca k === −1)()())()(( ⋯ 反过来,设 ,)( ebac k = 则 .)( eabc k = 由元素阶的定义知,∣abc∣=∣bca∣,同理∣bca∣=∣cab∣ 19.证明:偶数阶群 G必含 2 阶元。 证明:设群 G不含 2阶元, Ga∈∀ ,当 ea = 时,a是一阶元,当 ea ≠ 时,a至少是 3阶元,因为 群 G时有限阶的,所以 a 是有限阶的,设 a 是 k阶的,则 1− a 也是 k阶的,所以高于 3阶的元成对出 现的,G不含 2阶元,G含唯一的 1阶元 e ,这与群 G是偶数阶的矛盾。所以,偶数阶群 G必含 2 阶 元 20.设 G 为非 Abel群,证明 G中存在非单位元 a和 b,a≠b,且 ab=ba. 证明:先证明 G含至少含 3阶元。 若 G只含 1阶元,则 G={e},G 为 Abel群矛盾; 若 G除了 1阶元 e外,其余元a均为 2阶元,则 ea =2 , aa =−1 bababaabababbbaaGba ======∈∀ −−−−−− 111111 )(,)(,,,, 所以 , 与 G为 Abel 群矛盾; 所以,G含至少含一个 3阶元,设为 a,则 ≠a 2a ,且 22 aaaa = 。 令 2 ab = 的证。 21.设 G 是 Mn(R)上的加法群,n≥2,判断下述子集是否构成子群。 (1)全体对称矩阵 是子群 (2)全体对角矩阵 是子群 (3)全体行列式大于等于 0 的矩阵. 不是子群 (4)全体上(下)三角矩阵。 是子群 22.设 G 为群,a是 G中给定元素,a的正规化子 N(a)表示 G中与 a可交换的元素构成的集合,即 N(a)={x∣x∈G∧xa=ax} 证明 N(a)构成 G的子群。 证明:ea=ae, φ≠∈ )(aNe yaayxaaxaNyx ==∈∀ ,),(, 则 axyyaxayxyxayaxxya )()()()()()( ===== ,所以 )(aNxy∈ 20 由 xaax = ,得 111111 , −−−−−− == eaxaexxaxxaxxx ,即 11 −− = axax ,所以 )(1 aNx ∈− 所以 N(a)构成 G的子群 31.设 ϕ 1是群 G1到 G2的同态,ϕ 2是 G2到 G3的同态,证明ϕ 1 ϕ� 2是 G1到 G3的同态。 证明:有已知 ϕ 1是 G1到 G2的函数,ϕ 2是 G2到 G3的函数,则ϕ 1·ϕ 2是 G1到 G3的函数。 ,, 1Gba ∈∀ ))()(())(())(( 1121221 baabab ϕϕϕϕϕϕϕ ==� ))()()(()))(()))(((( 21211212 baba ϕϕϕϕϕϕϕϕ ��== 所以: ϕ 1·ϕ 2是 G1到 G3的同态。 33.证明循环群一定是阿贝尔群,说明阿贝尔群是否一定为循环群,并证明你的结论。 证明:设 G是循环群,令 G=, Gyx ∈∀ , ,令 lk ayax == , ,那么 yxaaaaaaxy klkllklk ===== ++ ,G 是阿贝尔群 克莱因四元群, },,,{ cbaeG = eabcc aecbb bceaa cbaee cbae� 是交换群,但不是循环群,因为 e是一阶元,a,b,c是二阶元。 36.设 τσ , 是 5 元置换,且 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = 35412 54321 σ , ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = 21543 54321 τ (1)计算 τσσσττσστ 111 ,,,, −−− ; (2)将 τσσττσ 11 ,, −− 表成不交的轮换之积。 (3)将(2)中的置换表示成对换之积,并说明哪些为奇置换,哪些为偶置换。 解:(1) ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = 12354 54321 τσ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = 52134 54321 στ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =− 32154 543211 τ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =− 43512 543211 σ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =− 23145 543211 τσσ (2) )1425(=τσ )14253(1 =−τ )25)(143(1 =− τσσ (3) )15)(12)(14(=τσ 奇置换, )13)(15)(12)(14(1 =−τ 偶置换 )25)(13)(14(1 =− τσσ 奇置换 21 第十四章部分课后习题参考答案 5、设无向图 G有 10 条边,3度与 4 度顶点各 2个,其余顶点的度数均小于 3,问 G至少有多少个顶 点?在最少顶点的情况下,写出度数列、 )()( GG δ、∆ 。 解:由握手定理图 G的度数之和为: 20102 =× 3 度与 4度顶点各 2个,这 4 个顶点的度数之和为 14 度。 其余顶点的度数共有 6度。 其余顶点的度数均小于 3,欲使 G的顶点最少,其余顶点的度数应都取 2, 所以,G至少有 7个顶点, 出度数列为 3,3,4,4,2,2,2, 2)(,4)( ==∆ GG δ . 7、设有向图 D的度数列为 2,3,2,3,出度列为 1,2,1,1,求 D的入度列,并求 )(),( DD δ∆ , )(),( DD ++∆ δ , )(),( DD −−∆ δ . 解:D的度数列为 2,3,2,3,出度列为 1,2,1,1,D的入度列为 1,1,1,2. 2)(,3)( ==∆ DD δ , 1)(,2)( ==∆ ++ DD δ , 1)(,2)( ==∆ −− DD δ 8、设无向图中有 6条边,3度与 5度顶点各 1个,其余顶点都是 2度点,问该图有多少个顶点? 解:由握手定理图 G的度数之和为: 1262 =× 设 2度点 x 个,则 1221513 =+×+× x , 2=x ,该图有 4个顶点. 14、下面给出的两个正整数数列中哪个是可图化的?对可图化的数列,试给出 3种非同构的无向图, 其中至少有两个时简单图。 (1) 2,2,3,3,4,4,5 (2) 2,2,2,2,3,3,4,4 解:(1) 2+2+3+3+4+4+5=23 是奇数,不可图化; (2) 2+2+2+2+3+3+4+4=16, 是偶数,可图化; 18、设有 3个 4阶 4条边的无向简单图 G1、G2、G3,证明它们至少有两个是同构的。 证明:4阶 4条边的无向简单图的顶点的最大度数为 3,度数之和为 8,因而度数列为 2,2,2, 2;3,2,2,1;3,3,1,1。但 3,3,1,1对应的图不是简单图。所以从同构的观点看,4阶 4 条边的无向简单图只有两个: 22 所以,G1、G2、G3至少有两个是同构的。 20、已知 n阶无向简单图 G 有 m条边,试求 G 的补图G的边数 m ′。 解: m nn m − − =′ 2 )1( 21、无向图 G 如下图 (1)求 G的全部点割集与边割集,指出其中的割点和桥; (2) 求 G 的点连通度 )(Gk 与边连通度 )(Gλ 。 a b c d e e1 e2 e3 e4 e5 解:点割集: {a,b},(d) 边割集{e2,e3},{e3,e4},{e1,e2},{e1,e4}{e1,e3},{e2,e4},{e5} )(Gk = )(Gλ =1 23、求 G 的点连通度 )(Gk 、边连通度 )(Gλ 与最小度数 )(Gδ 。 解: 2)( =Gk 、 3)( =Gλ 、 4)( =Gδ 28、设 n阶无向简单图为 3-正则图,且边数m与 n满足 2n-3=m问这样的无向图有几种非同构的情 况? 解: ⎩ ⎨ ⎧ =− = mn mn 32 23 得 n=6,m=9. 31、设图 G 和它的部图G 的边数分别为m和m,试确定 G 的阶数。 解: 2 )1( + =+ nn mm 得 2 )(811 mm n +++− = 23 45、有向图 D 如图 (1)求 2v 到 5v 长度为 1,2,3,4的通路数; (2)求 5v 到 5v 长度为 1,2,3,4的回路数; (3)求 D中长度为 4的通路数; (4)求 D中长度小于或等于 4的回路数; (5)写出 D 的可达矩阵。 v1 v2 v3 v4 v5 解:有向图 D的邻接矩阵为: ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 01010 00101 10000 00101 10000 A , ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 00202 20000 01010 20000 01010 2 A ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 40000 02020 00202 02020 00202 3 A ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 04040 00404 40000 00404 40000 4 A ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ =+++ 45252 22524 51212 22525 51210 432 AAAA (1) 2v 到 5v 长度为 1,2,3,4的通路数为 0,2,0,0; (2) 5v 到 5v 长度为 1,2,3,4的回路数为 0,0,4,0; (3)D中长度为 4的通路数为 32; (4)D中长度小于或等于 4的回路数 10; (4)出 D的可达矩阵 ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 11111 11111 11111 11111 11111 P 第十六章部分课后习题参考答案 24 1、画出所有 5 阶和 7 阶非同构的无向树. 2、一棵无向树 T 有 5 片树叶,3 个 2 度分支点,其余的分支点都是 3 度顶点,问 T 有几个顶点? 解:设 3 度分支点 x个,则 )135(232315 −++×=+×+× xx ,解得 3=x T 有 11 个顶点 3、无向树 T 有 8 个树叶,2 个 3 度分支点,其余的分支点都是 4 度顶点,问 T 有几个 4 度分支 点?根据 T 的度数列,请至少画出 4 棵非同构的无向树。 解:设 4 度分支点 x个,则 )128(24321
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分类:理学
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