MATEMATYKA DYSKRETNA (2014/2015) dr hab. inż. Małgorzata Sterna PROSTOKĄTY ŁACIŃSKIE

Podobne dokumenty
Kolorowanie wierzchołków

KOMBINATORYKA OBIEKTY KOMBINATORYCZNE MATEMATYKA DYSKRETNA (2014/2015)

1 Macierze i wyznaczniki

Wyznaczniki. Mirosław Sobolewski. Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW. 6. Wykład z algebry liniowej Warszawa, listopad 2013

Twierdzenie Halla o małżeństwach

Algebra liniowa z geometrią

Układy równań liniowych. Krzysztof Patan

1 Zbiory i działania na zbiorach.

Cechy X, Y są dowolnego typu: Test Chi Kwadrat niezależności. Łączny rozkład cech X, Y jest normalny: Test współczynnika korelacji Pearsona

Zastosowania wyznaczników

Kongruencje pierwsze kroki

10. Metody obliczeniowe najmniejszych kwadratów

15. Macierze. Definicja Macierzy. Definicja Delty Kroneckera. Definicja Macierzy Kwadratowej. Definicja Macierzy Jednostkowej

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i +

Klasyczne zagadnienie przydziału

O MACIERZACH I UKŁADACH RÓWNAŃ

Zaawansowane metody numeryczne

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /10

Jeśli lubisz matematykę

Macierze. Rozdział Działania na macierzach

Matematyka dyskretna. Wykład 5: Funkcje multiplikatywne. Gniewomir Sarbicki

1 Macierz odwrotna metoda operacji elementarnych

Zadania z algebry liniowej Iloczyn skalarny, przestrzenie euklidesowe

5. Rozwiązywanie układów równań liniowych

Wykład 5. Metoda eliminacji Gaussa

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn a 1j a 2j R i = , C j =

Obóz Naukowy Olimpiady Matematycznej Gimnazjalistów

ALGEBRA LINIOWA. Wykład 2. Analityka gospodarcza, sem. 1. Wydział Zarządzania i Ekonomii Politechnika Gdańska

3. Wykład Układy równań liniowych.

Macierze - obliczanie wyznacznika macierzy z użyciem permutacji

Matematyka dyskretna

2 1 3 c c1. e 1, e 2,..., e n A= e 1 e 2...e n [ ] M. Przybycień Matematyczne Metody Fizyki I

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH

Zaawansowane metody numeryczne

Programowanie liniowe

Kolejny krok iteracji polega na tym, że przechodzimy do następnego wierzchołka, znajdującego się na jednej krawędzi z odnalezionym już punktem, w

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, A/14

Programowanie liniowe

Reprezentacje grafów nieskierowanych Reprezentacje grafów skierowanych. Wykład 2. Reprezentacja komputerowa grafów

Sterowalność liniowych uk ladów sterowania

Rozdział 5. Macierze. a 11 a a 1m a 21 a a 2m... a n1 a n2... a nm

Analiza numeryczna Kurs INP002009W. Wykłady 6 i 7 Rozwiązywanie układów równań liniowych. Karol Tarnowski A-1 p.

Treści programowe. Matematyka. Efekty kształcenia. Literatura. Terminy wykładów i ćwiczeń. Warunki zaliczenia. tnij.org/ktrabka

WEKTORY I WARTOŚCI WŁASNE MACIERZY. = λ c (*) problem przybliżonego rozwiązania zagadnienia własnego dla operatorów w mechanice kwantowej

13 Układy równań liniowych

Matematyka dyskretna. 1. Relacje

Wyk lad 9 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

Wstęp do sieci neuronowych, wykład 12 Łańcuchy Markowa

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, 2019 Zadania 1-100

Aproksymacja. j<k. L 2 p[a, b] l 2 p,n X = Lemat 1. Wielomiany ortogonalne P 0,P 1,...,P n tworza przestrzeni liniowej Π n. Dowód.

Matematyka dyskretna

det[a 1,..., A i,..., A j,..., A n ] + det[a 1,..., ka j,..., A j,..., A n ] Dowód Udowodniliśmy, że: det[a 1,..., A i + ka j,..., A j,...

WYŻSZA SZKOŁA INFORMATYKI STOSOWANEJ I ZARZĄDZANIA

Matematyczne Podstawy Informatyki

Analiza matematyczna i algebra liniowa Macierze

Matematyka dyskretna

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn x 1 x 2... x m ...

Zestaw zadań dotyczących liczb całkowitych

Analiza matematyczna i algebra liniowa Macierze

Rozwiązywanie układów równań liniowych

2. Kombinacja liniowa rozwiązań zeruje się w pewnym punkcie wtedy i tylko wtedy, gdy zeruje się w każdym punkcie.

Kody blokowe Wykład 2, 10 III 2011

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, A/15

Procesy stochastyczne WYKŁAD 2-3. Łańcuchy Markowa. Łańcuchy Markowa to procesy "bez pamięci" w których czas i stany są zbiorami dyskretnymi.

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /14

19 marzec, Łańcuchy Markowa z czasem dyskretnym. Procesy Stochastyczne, wykład 6, T. Byczkowski, Procesy Stochastyczne, PPT, Matematyka MAP1136

Metody iteracyjne rozwiązywania układów równań liniowych (5.3) Normy wektorów i macierzy (5.3.1) Niech. x i. i =1

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, A/10

MATEMATYKA I SEMESTR ALK (PwZ) 1. Sumy i sumy podwójne : Σ i ΣΣ

Układy równań liniowych i metody ich rozwiązywania

Rozwiązania, seria 5.

Formy kwadratowe. Rozdział 10

4. Postęp arytmetyczny i geometryczny. Wartość bezwzględna, potęgowanie i pierwiastkowanie liczb rzeczywistych.

Ą ć ć ć ć ć ź

Matematyka dyskretna

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

Stosowana Analiza Regresji

Macierz o wymiarach m n. a 21. a 22. A =

Dwa równania kwadratowe z częścią całkowitą

Wartości i wektory własne

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /10

Indukcja matematyczna. Zasada minimum. Zastosowania.

Algebra WYKŁAD 3 ALGEBRA 1

Teoria gier. wstęp Teoria gier Zdzisław Dzedzej 1

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, A/15

Układy liniowo niezależne

Formy kwadratowe. Mirosław Sobolewski. Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW. 14. wykład z algebry liniowej Warszawa, styczeń 2017

Dr inż. Robert Wójcik, p. 313, C-3, tel Katedra Informatyki Technicznej (K-9) Wydział Elektroniki (W-4) Politechnika Wrocławska

D. Miszczyńska, M.Miszczyński KBO UŁ 1 GRY KONFLIKTOWE GRY 2-OSOBOWE O SUMIE WYPŁAT ZERO

Test, dzień pierwszy, grupa młodsza

BOGDAN ZARĘBSKI ZASTOSOWANIE ZASADY ABSTRAKCJI DO KONSTRUKCJI LICZB CAŁKOWITYCH

Metody numeryczne Wykład 4

Układy równań i nierówności liniowych

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH

1. Wykład NWD, NWW i algorytm Euklidesa.

Wyk lad 5 W lasności wyznaczników. Macierz odwrotna

020 Liczby rzeczywiste

Kongruencje twierdzenie Wilsona

Kodowanie i kompresja Streszczenie Studia Licencjackie Wykład 15, Kryptografia: algorytmy asymetryczne (RSA)

Matematyka dyskretna dla informatyków

Transkrypt:

MATEMATYKA DYSKRETNA (0/0) dr hab. inż. Małgorzata Sterna malgorzata.sterna@cs.put.poznan.pl www.cs.put.poznan.pl/msterna/ PROSTOKĄTY ŁACIŃSKIE

PROSTOKĄTY ŁACIŃSKIE Prostokąt łaciński o wymiarze pq o elementach ze zbioru {,,..., n} to macierz o wymiarze pq o elementach wybranych ze zbioru {,,..., n}, w której w żadnym wierszu i w żadnej kolumnie elementy nie powtarzają się. prostokąt łaciński o wymiarze ze zbioru {,,,,} Kwadrat łaciński o wymiarze nn (p=q=n) to prostokąt łaciński, w którym każdy wiersz i kolumna składa się z dokładnie n elementów. kwadrat łaciński o wymiarze

ZASTOSOWANIA PROSTOKĄTÓW ŁACIŃSKICH Określ sposób przeprowadzenia testów prototypowych produktów {A, B, C, D} na specjalistycznych maszynach {,,, } w ciągu dni roboczych {P, W, Ś, C}. Każdy pełen plan testów jest kwadratem łacińskim, np.: 7 C B A P C Ś W P D C B A C Ś W P Inne plany opisują prostokąty łacińskie, np. ze zbioru {,,...,7}: Matematyka Dyskretna

PROBLEMATYKA KWADRATÓW ŁACIŃSKICH Rozszerzanie prostokątów łacińskich do kwadratów łacińskich vs (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) Ortogonalność kwadratów łacińskich Matematyka Dyskretna

POSTAĆ PODSTAWOWA KWADRATÓW ŁACIŃSKICH Kwadrat łaciński jest w postaci podstawowej, jeśli jego pierwszy wiersz ma postać (,,..., n). Kwadrat łaciński można sprowadzić do postaci podstawowej poprzez przemianowanie symboli. Matematyka Dyskretna

POSTAĆ PODSTAWOWA KWADRATÓW ŁACIŃSKICH - PRZYKŁAD Matematyka Dyskretna

ROZSZERZANIE PROSTOKĄTÓW ŁACIŃSKICH Czy następujący prostokąt można rozszerzyć do kwadratu łacińskiego? Czy następujący prostokąt można rozszerzyć do kwadratu łacińskiego? tak nie................................. 7 Matematyka Dyskretna

ROZSZERZANIE PROSTOKĄTA pn DO KWADRATU nn Twierdzenie Każdy prostokąt łaciński wymiaru pn o elementach ze zbioru {,..., n} może być rozszerzony do kwadratu łacińskiego wymiaru nn. pn nn 8

DOWÓD TWIERDZENIA L - prostokąt łaciński pn, p<n A i - zbiór liczb ze zbioru {,...,n} nie występujących w kolumnie i n p L i p+ a i A i jeśli rodzina A={A, A,..., A n } ma transwersalę, to L można rozszerzyć o dodatkowy wiersz (p+) zbudowany z tej transwersali dowód sprowadza się do wykazania, że rodzina A posiada transwersalę, czyli zgodnie z twierdzeniem Halla musi zachodzić A I{,,...,n} ii i I

ROZSZERZANIE PROSTOKĄTA pn DO KWADRATU nn dowód Twierdzenia przedstawia procedurę rozszerzania prostokąta pn do kwadratu nn n p L i p+ a i A i prostokąt jest rozszerzany wiersz po wierszu w danym kroku należy: wyznaczyć rodzinę zbiorów kandydatów do dołączenie w każdej z kolumn A={A, A,..., A n } znaleźć transwersalę rodziny A, która określa elementy nowego wiersza 0

ROZSZERZANIE PROSTOKĄTA pn DO KWADRATU nn - PRZYKŁAD Plan testów p produktów na n stanowiskach w ciągu n dni należy rozszerzyć do planu dla n produktów. produkt dzień stanowisko produkt dzień stanowisko Matematyka Dyskretna

produkt dzień stanowisko w celu wygenerowania dodatkowego wiersza, należy wyznaczyć różnych reprezentantów (transwersalę) zbiorów elementów, które nie zostały dotychczas uwzględnione w kolumnie A i, i: A ={,,} A = {,,} A = {,,} A = {,,} A = {,,} Matematyka Dyskretna

w analogiczny sposób następuje rozszerzenie prostokąta o kolejny wiersz A ={,} A = {,} A = {,} A = {,} A = {,} Matematyka Dyskretna

ostatni wiersz zostaje utworzony z elementów dotychczas nie uwzględnionych w kolumnach A ={} A = {} A = {} A = {} A = {} Matematyka Dyskretna

ROZSZERZENIA PROSTOKĄTA ŁACIŃSKIEGO pq DO KWADRATU nn rozszerzenie wymaga dodania kolumn i wierszy p q L n-q L n niech L(i) oznacza liczbę wystąpień liczby i w obszarze L każdy element kwadratu nn musi występować w każdym wierszu, tym samym musi występować p razy w p górnych wierszach obszaru L L każdy element i musi występować w obszarze L p-l(i) razy n obszar L ma n-q kolumn, w których należy rozmieścić p-l(i) wystąpień poszczególnych elementów i, czyli musi zachodzić: p-l(i) n-q Warunek konieczny i dostateczny rozszerzenia prostokąta łacińskiego L o wymiarze pq do kwadratu nn i,,...,n L(i) p q n

ROZSZERZENIA PROSTOKĄTA ŁACIŃSKIEGO pq DO KWADRATU nn Twierdzenie Prostokąt łaciński L o wymiarze pq o elementach ze zbioru {,...,n} może być rozszerzony do kwadratu łacińskiego o wymiarze nn wtedy i tylko wtedy, gdy L(i) oznaczające liczbę wystąpień elementu i w L spełnia warunek: i,,...,n L(i) p q n

DOWÓD TWIERDZENIA Dowód Twierdzenia oparty jest o: transwersalową postać Twierdzenia Halla, twierdzenie o istnieniu transwersali zawierającej zbiór P, własność prostokątów łacińskich. 7

dowód Twierdzenia przedstawia procedurę rozszerzania prostokąta pq do kwadratu nn transwersala zawierająca zbiór P={i: in L(i)=p+q-n} pozwala rozszerzyć prostokąt L o wymiarze pq do prostokąta L o wymiarze p(q+) nowy prostokąt L nadal posiada własność: L'(i) p (q ) n ip ip L(i)=p+q-n L (i)=l(i)+ L(i)>p+q-n L (i) L(i) i,,...,n L (i)=(p+q-n)+ =p+(q+)-n p+(q+)-n L (i) L(i) > p+q-n L (i) p+(q+)-n fakt ten umożliwia iteracyjne zastosowanie procedury, aż do otrzymania prostokąta o wymiarze pn następnie na mocy Twierdzenia prostokąt pn może być rozszerzony do kwadratu nn 8

ROZSZERZENIA PROSTOKĄTA ŁACIŃSKIEGO pq DO KWADRATU nn. rozszerzenie prostokąta pq do prostokąta pn (w oparciu o Twierdzenie ). rozszerzenie prostokąta pn do kwadratu nn (w oparciu o Twierdzenie ) pq.. 9

PRZYKŁAD Rozszerzanie prostokąta o elementach ze zbioru {,,...,} do prostokąta p= q= n= w nowej kolumnie muszą być umieszczone elementy ze zbioru P={i:iL(i)=p+q-n} i L(i) 0 p+q-n=+-=0 P={i:iL(i)=0}={} A ={,,} A ={,,} A ={,,} szukamy transwersali zawierającej P={} 0

p= q= n= i L(i) p+q-n=+-= P={i:iL(i)=}={,} w nowej kolumnie muszą być umieszczone elementy ze zbioru P={i:iL(i)=p+q-n} A ={,} A ={,} A ={,} szukamy transwersali zawierającej P={,} Matematyka Dyskretna

ostatnia kolumna jest tworzona w sposób jednoznaczny A ={} A ={} A ={} rozszerzenie prostokąta o wymiarze do kwadratu odbywa się na mocy Twierdzenia Matematyka Dyskretna

ORTOGONALNOŚĆ KWADRATÓW ŁACIŃSKICH Dwa kwadraty łacińskie L=(l ij ) nn i M=(m ij ) nn są ortogonalne jeśli wszystkie n par (l ij,m ij ) dla i, j n jest różne. tablica par liczb stworzona z dwóch ortogonalnych kwadratów łacińskich, ((l ij,m ij )) nn, nazywana jest: kwadratem grecko-łacińskim lub kwadratem Eulera

PRZYKŁAD D C B A C Ś W P samochód samochód dzień dzień (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) D C B A C Ś W P samochód dzień paliwo biokomponent Plan testów wszystkich możliwych kombinacji par paliwo-biokomponent (paliwo, biokomponent) D C B A C Ś W P Matematyka Dyskretna

PROBLEM EULERA (PROBLEM OFICERÓW) Na defiladzie każdy z regimentów jest reprezentowany przez oficerów w różnych rangach. Czy można ustawić oficerów w równobok, tak aby w żadnym rzędzie i kolumnie nie powtarzał się reprezentowany regiment ani ranga? pytanie postawione przez Eulera w 78 roku to pytanie o istnienie ortogonalnych kwadratów łacińskich o wymiarze odpowiedź negatywną w 900 roku udzielił Tarcy

TWIERDZENIE BOSEGO-SHRIKHANDE-PARKERA (90) Dla wszystkich liczb całkowitych dodatnich n, n, n, istnieją pary ortogonalnych kwadratów łacińskich o wymiarze nn.

TWIERDZENIE Dla dowolnego n> istnieje co najwyżej n- wzajemnie ortogonalnych kwadratów łacińskich o wymiarze nn. Ponadto można dowieść, że: Jeśli n jest liczbą pierwszą lub potęgą liczby pierwszej, to istnieje dokładnie n- wzajemnie orogonalnych kwadratów łacińskich o wymiarze nn. 7

DOWÓD TWIERDZENIA niech L, L,..., L q oznacza q różnych ortogonalnych kwadratów łacińskich o wymiarze nn w postaci podstawowej... n k Lk (l ij) i, j n, k q k k k l l... l n kwadraty są w postaci podstawowej, więc............ l k j j j n k k k k q l n l n... lnn kolejne elementy l k kwadratów k q mogą przyjąć tylko wartości różne od, czyli ze zbioru {,...,n} każdy z kwadratów musi mieć inną wartość l k, aby były one wzajemnie ortogonalne w przeciwnym wypadku dla pewnej pary kwadratów k, k k k k k k k l l j (l,l ) (l,l ) ponieważ istnieje n- możliwych wartości l k tym samym istnieje co najwyżej n- wzajemnie ortogonalnych kwadratów o wymiarze nn (qn-) j j 8

PRZYKŁAD Istnieją wzajemnie ortogonalne kwadraty łacińskie wymiaru (n== istnieją (n-)= wzajemnie ortogonalne kwadraty ) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) 9