1 Rachunek zdań, podstawowe funktory logiczne

Podobne dokumenty
1 Rachunek zdań, podstawowe funk tory logiczne

Logika i teoria mnogości Ćwiczenia

Pytania i polecenia podstawowe

Wstęp do matematyki listy zadań

1 Logika (3h) 1.1 Funkcje logiczne. 1.2 Kwantyfikatory. 1. Udowodnij prawa logiczne: 5. (p q) (p q) 6. ((p q) r) (p (q r)) 3.

Matematyka dyskretna. 1. Relacje

W pewnym mieście jeden z jej mieszkańców goli wszystkich tych i tylko tych jej mieszkańców, którzy nie golą się

Wykład ze Wstępu do Logiki i Teorii Mnogości

Funkcje. Oznaczenia i pojęcia wstępne. Elementy Logiki i Teorii Mnogości 2015/2016

IMIĘ NAZWISKO... grupa C... sala Egzamin ELiTM I

LOGIKA I TEORIA ZBIORÓW

1 Zbiory. 1.1 Kiedy {a} = {b, c}? (tzn. podać warunki na a, b i c) 1.2 Udowodnić, że A {A} A =.

Egzamin z logiki i teorii mnogości, rozwiązania zadań

1. Funkcje monotoniczne, wahanie funkcji.

ELiTM 0 Indukcja Dany jest ciąg a 0 R, a n = a n 1. Zasada minimum Każdy niepusty podzbiór liczb naturalnych zawiera liczbę najmniejszą.

I. Podstawowe pojęcia i oznaczenia logiczne i mnogościowe. Elementy teorii liczb rzeczywistych.

Indukcja matematyczna

Metalogika (1) Jerzy Pogonowski. Uniwersytet Opolski. Zakład Logiki Stosowanej UAM

Logika Matematyczna 16 17

LX Olimpiada Matematyczna

Przykłady zdań w matematyce. Jeśli a 2 + b 2 = c 2, to trójkąt o bokach długości a, b, c jest prostokątny (a, b, c oznaczają dane liczby dodatnie),

Wstęp do Logiki i Struktur Formalnych Lista zadań

Lista zadań - Relacje

WstępdoLogikiiTeoriiMnogości 1 Instytut Matematyki i Informatyki 2010/2011

Matematyka ETId Elementy logiki

Elementy logiki. Zdania proste i złożone

Notatki z Analizy Matematycznej 1. Jacek M. Jędrzejewski

1. ODPOWIEDZI DO ZADAŃ TESTOWYCH

XXV Rozkosze Łamania Głowy konkurs matematyczny dla klas I i III szkół ponadgimnazjalnych. zestaw A klasa I

1 Relacje i odwzorowania

XXXVIII Regionalny Konkurs Rozkosze łamania Głowy

Relacje. opracował Maciej Grzesiak. 17 października 2011

(g) (p q) [(p q) p]; (h) p [( p q) ( p q)]; (i) [p ( p q)]; (j) p [( q q) r]; (k) [(p q) (q p)] (p q); (l) [(p q) (r s)] [(p s) (q r)];

1 Funktory i kwantyfikatory

Wykład 10. Stwierdzenie 1. X spełnia warunek Borela wtedy i tylko wtedy, gdy każda scentrowana rodzina zbiorów domkniętych ma niepusty przekrój.

Logika i teoria mnogości Ćwiczenia

Jarosław Wróblewski Matematyka Elementarna, zima 2011/12

Treści zadań Obozu Naukowego OMG

Jest to zasadniczo powtórka ze szkoły średniej, być może z niektórymi rzeczami nowymi.

Podstawy logiki i teorii zbiorów Ćwiczenia

Lista 0 - Okolice rachunku zdań

1 Logika Zbiory Pewnik wyboru Funkcje Moce zbiorów Relacje... 14

Zadania przygotowawcze do konkursu o tytuł NAJLEPSZEGO MATEMATYKA KLAS PIERWSZYCH I DRUGICH POWIATU BOCHEŃSKIEGO rok szk. 2017/2018.

Zajęcia nr 1 (1h) Dwumian Newtona. Indukcja. Zajęcia nr 2 i 3 (4h) Trygonometria

Kombinowanie o nieskończoności. 3. Jak policzyć nieskończone materiały do ćwiczeń

Roger Bacon Def. Def. Def. Funktory zdaniotwórcze

1 Działania na zbiorach

Zbiory, relacje i funkcje

Podstawy logiki i teorii zbiorów Ćwiczenia

Pojęcia, wymagania i przykładowe zadania na egzamin poprawkowy dla klas II w roku szkolnym 2016/2017 w Zespole Szkół Ekonomicznych w Zielonej Górze

Elementy logiki matematycznej

Zagadnienia: 1. Definicje porządku słabego i silnego. 2. Elementy minimalne, maksymalne, kresy, etc.

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, B/14

LOGIKA MATEMATYCZNA. Poziom podstawowy. Zadanie 2 (4 pkt.) Jeśli liczbę 3 wstawisz w miejsce x, to które zdanie będzie prawdziwe:

Relacje. 1 Iloczyn kartezjański. 2 Własności relacji

Topologia - Zadanie do opracowania. Wioletta Osuch, Magdalena Żelazna, Piotr Kopyrski

Rozważmy funkcję f : X Y. Dla dowolnego zbioru A X określamy. Dla dowolnego zbioru B Y określamy jego przeciwobraz:

WYKŁAD Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ I. dr. Elżbieta Kotlicka. Centrum Nauczania Matematyki i Fizyki

1 Logika. 1. Udowodnij prawa logiczne: 3. (p q) (p q) 2. (p q) ( q p) 2. Sprawdź, czy wyrażenie ((p q) r) (p (q r)) jest tautologią.

3. Operacje na zbiorach (1) Sprowadź poniższe zdania dotyczące zbiorów do postaci zdań logicznych i sprawdź ich prawdziwość.

Elementy logiki Zbiory Systemy matematyczne i dowodzenie twierdzeń Relacje

RELACJE I ODWZOROWANIA

ROZDZIAŁ 1. Rachunek funkcyjny

Podstawowe struktury algebraiczne

Wielkopolskie Mecze Matematyczne

Elementy teorii mnogości. Część II. Wojciech Buszkowski Zakład Teorii Obliczeń Wydział Matematyki i Informatyki Uniwersytet im.

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c = a

Bukiety matematyczne dla gimnazjum

Roger Bacon Def. Def. Def Funktory zdaniotwórcze

Test kwalifikacyjny na I Warsztaty Matematyczne

Treści zadań Obozu Naukowego OMJ

O D P O W I E D Z I D O Z A D A Ń T E S T O W Y C H

Sprawy organizacyjne. dr Barbara Przebieracz Bankowa 14, p.568

Podstawy logiki i teorii mnogości Informatyka, I rok. Semestr letni 2013/14. Tomasz Połacik

Zbiory liczbowe widziane oczami topologa

1. Wielomiany Podstawowe definicje i twierdzenia

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, 2017 Zadania 1

Strona główna. Strona tytułowa. Spis treści. Strona 1 z 403. Powrót. Full Screen. Zamknij. Koniec

III. Funkcje rzeczywiste

Indukcja. Materiały pomocnicze do wykładu. wykładowca: dr Magdalena Kacprzak

Zbiór zadań ze wstępu do matematyki

1 + x 1 x 1 + x + 1 x. dla x 0.. Korzystając z otrzymanego wykresu wyznaczyć funkcję g(m) wyrażającą liczbę pierwiastków równania.

Pokazać, że wyżej zdefiniowana struktura algebraiczna jest przestrzenią wektorową nad ciałem

1 Elementy logiki i teorii mnogości

Pierścień wielomianów jednej zmiennej

IX Olimpiada Matematyczna Gimnazjalistów

Funkcje - monotoniczność, różnowartościowość, funkcje parzyste, nieparzyste, okresowe. Funkcja liniowa.

KONKURS ZOSTAŃ PITAGORASEM MUM. Podstawowe własności figur geometrycznych na płaszczyźnie

BOGDAN ZARĘBSKI ZASTOSOWANIE ZASADY ABSTRAKCJI DO KONSTRUKCJI LICZB CAŁKOWITYCH

Ćwiczenia z Geometrii I, czerwiec 2006 r.

Zestaw VI. Zadanie 1. (1 pkt) Wskaż nierówność, którą spełnia liczba π A. (x + 1) 2 > 18 B. (x 1) 2 < 5 C. (x + 4) 2 < 50 D.

Matematyka dyskretna dla informatyków

1. Wstęp do logiki. Matematyka jest nauką dedukcyjną. Nowe pojęcia definiujemy za pomocą pojęć pierwotnych lub pojęć uprzednio wprowadzonych.

XII Olimpiada Matematyczna Juniorów Zawody stopnia pierwszego część korespondencyjna (1 września 2016 r. 17 października 2016 r.)

Zbiory, funkcje i ich własności. XX LO (wrzesień 2016) Matematyka elementarna Temat #1 1 / 16

Rekurencyjna przeliczalność

Rachunek zdań. Materiały pomocnicze do wykładu. wykładowca: dr Magdalena Kacprzak

Uwaga 1. Zbiory skończone są równoliczne wtedy i tylko wtedy, gdy mają tyle samo elementów.

Zadanie 2. Obliczyć rangę dowolnego elementu zbioru uporządkowanego N 0 N 0, gdy porządek jest zdefiniowany następująco: (a, b) (c, d) (a c b d)

Internetowe Ko³o M a t e m a t yc z n e

Transkrypt:

1 Rachunek zdań, podstawowe funktory logiczne 1.1 Pokaż, że dla dowolnych zmiennych zdaniowych p, q, r poniższe formuły są tautologiami a p p p b q q q c p p p p d p q r p q p r e p q r p q p r f p q p q q p 1.2 Sprawdź, które z poniższych formuł są prawami rachunku zdań a p q p q b p q p r q c p q p q r d p p q e p q r q p r p f q r p q r p q r 1.3 Wśród poniższych formuł wskaż wszystkie pary formuł równoważnych a p q r b p q r c p q r d q p r e q r p r f p q p r 1.4 Znajdź formułę zależną wyłącznie od trzech zmiennych zdaniowych p, q i r, która jest prawdziwa wtedy i tylko wtedy, gdy i dokładnie dwie spośród zmiennych p, q i r są prawdziwe; ii dokładnie jedna spośród zmiennych p, q i r jest prawdziwa; iii wszystkie zmienne lub zaprzeczenia wszystkich zmiennych p, q i r są prawdziwe. 1.5 Funktor zdefiniowany jako p q p q nazywamy strzałką Pierce a. Zapisz przy pomocy strzałki Pierce a negację, alternatywę, koniunkcję, równoważność, implikację. 1.6 Funktor zdefiniowany jako p q p q nazywamy dysjunkcją Sheffera. Zapisz przy pomocy dysjunkcji negację, alternatywę, koniunkcję, równoważność, implikację, strzałkę Pierce a. 1.7 Zapisz przy pomocy implikacji i funktora F jednoargumentowy funktor Fałsz wszystkie funktory jednoargumentowe oraz alternatywę, koniunkcję, strzałkę Pierce a i dysjunkcję Sheffera. Jak zapisać implikację? 1.8 Pokaż, że przy pomocy alternatywy i koniunkcji nie jest możliwe zdefiniowanie wszystkich funktorów dwuargumentowych. 1.9 Niech ϕ i ψ będą takimi formułami zdaniowymi, że wyrażenie ϕ ψ jest prawem rachunku zdań. Znajdź takie wyrażenie ϑ zależne wyłącznie od zmiennych zdaniowych ϕ i ψ, że formuły ϕ ϑ i ϑ ψ są tautologiami 1.10 Zapisz symbolicznie następujące stwierdzenia i Jeśli z tego, że Paweł gra w palanta wynika to, że Robert jeździ na rowerze, to z tego, że Robert nie gra w palanta wynika to, że Paweł nie jeździ na rowerze. ii W czworokącie ABCD odpowiednie boki są parami równoległe wtedy i tylko wtedy, gdy przekątne przecinają się pod kątem prostym. iii Jeśli w czworokącie ABCD odpowiednie boki są parami równoległe, to przekątne przecinają się pod kątem prostym. iv W czworokącie ABCD odpowiednie boki są parami równoległe, jeśli przekątne przecinają się pod kątem prostym. v Warunkiem koniecznym na to, by n 2 dzieliło m 2 jest to, że n dzieli m. vi Warunkiem dostatecznym na to, by n 2 dzieliło m 2 jest to, że n dzieli m. vii Warunkiem koniecznym i wystarczającym na to, by x+y xy jest x, y 2. Czy powyższe formuły są prawami rachunku zdań? 1.11 Pokaż, że jeśli wyrażenie Ψ jest tautologią, to dla dowolnych formuł Φ 1,..., Φ n tautologiami są również wyrażenia Φ 1 Φ 2... Φ n Ψ... oraz Ψ Φ 1... Φ n 1 Φ n.... 1

2 Funkcje zdaniowe 2.1 Jedna z wersji Twierdzenia Talesa to implikacja: Jeśli ramiona kąta przetniemy prostymi równoległymi, to stosunki odpowiednich odcinków są równe. Wypowiedz implikację a odwrotną, b przeciwną, c przeciwstawną. Które z nich są prawdziwe? 2.2 Niech funkcje zdaniowe πx, ϱy, σz, εx, y oznaczają odpowiednio x jest punktem, y prostą, z płaszczyzną w pewnej trójwymiarowej przestrzeni euklidesowej, x przechodzi przez y. Zapisać poniższe formuły: i Przez każde dwa punkty przechodzi prosta; jeśli punkty są różne od siebie, to prosta taka jest jedyna. ii Przez każde trzy niewspółliniowe punkty przechodzi dokładnie jedna płaszczyzna. iii Przez punkt leżący poza płaszczyzną p można poprowadzić dokładnie jedną płaszczyznę do niej równoległą tj. niemającą z nią punktów wspólnych. iv Przez punkt poza prostą l można poprowadzić dokładnie jedną prostą równoległą do niej. v Proste k i l są równoległe. 2.3 W języku arytmetyki liczb naturalnych 0, 1, 2,..., +,,,,, =, <, zapisać następujące formuły i Równanie ax 3 + bx 2 + cx + d = 0 ma rozwiązanie w liczbach naturalnych. ii Równanie ax 3 + bx 2 + cx + d = 0 ma dokładnie dwa rozwiązania w liczbach naturalnych. iii Równanie ax 3 + bx 2 + cx + d = 0 ma przynajmniej dwa rozwiązania w liczbach naturalnych. iv m jest podzielne przez n. v k jest najmniejszą wspólną wielokrotnością m i n. vi k jest największym wspólnym dzielnikiem m i n. vii Każde dwie liczby mają najmniejszą wspólną wielokrotność. viii p jest liczbą pierwszą. ix Liczb pierwszych jest nieskończenie wiele. 2.4 W języku arytmetyki liczb rzeczywistych 0, 1, 2,..., N, Z, Q, R, +,,,,, =, <, zapisać następujące formuły x Liczba a jest ograniczeniem górnym zbioru A R; xi Liczba a jest kresem górnym zbioru tych liczb wymiernych, których kwadrat jest mniejszy od 2; xii Pomiędzy dowolnymi dwiema liczbami rzeczywistymi istnieje zawsze liczba wymierna; xiii Funkcja f : R R xiv Funkcja g : R R x fx jest malejąca. x gx osiąga w x 0 swoje maksimum. 2.5 W poniższych wyrażeniach wskaż zmienne wolne oraz zmienne związane wraz z kwantyfikatorami je wiążącymi: a x ϕx, y y ψy b x ϕx, y y ψx, y c y ψ ϕy, x x ψ y, ϕx 2.6 Pokaż, że jeśli w ψ zmienna x nie jest wolna, to poniższe formuły są prawami rachunku predykatów: a x ϕx ψ x ϕx ψ b x ϕx ψ x ϕx ψ c x ϕx ψ x ϕx ψ d x ϕx ϑx x ϕx ϑx e x ϕx ϑx x ϕx ϑx f x ϕx x ϑx x ϕx ϑx g x ϕx ψ x ϕx ψ h x ϕx x ϑx x ϕx ϑx i ψ x ϑx x ψ ϑx j ψ x ϑx x ψ ϑx k x ϕx ψ x ϕx ψ l x ϕx ψ x ϕx ψ 2.7 Niech zakresem zmienności zmiennych zdaniowych będzie zbiór liczb naturalnych N. Pokaż, że przy użyciu wyłącznie symboli 0, 1, +, można zdefiniować funkcję zdaniową ϕx, y, z = x y = z. Wskazówka: Zapisać predykat x = y, a następnie predykat y x = y 2 ; przydać się mogą również wzory x + y 2 = x 2 + xy + xy + y 2, nwdx, x + 1 = 1, nwwx, x + 1 = x 2 + x. 2

3 Zbiory 3.1 Niech A oznacza zbiór wszystkich trójkątów równoramiennych na płaszczyźnie, B trójkątów równobocznych, C trójkątów prostokątnych, D trójkątów rozwartokątnych. Z jakich elementów składają się zbiory: a A B C b A B \ C c A \ C B d C \ B \ A e B \ A C f A C D g A D \ C h A \ B D i D \ C \ B 3.2 Wyznaczyć A B, A B, A \ B, B \ A i A B dla poniższych zbiorów: a A = a, b, c, B = c, d ; b A = a, b, c, B = c, d ; c A = x, y, z, B = a, x, y ; d A = a, a, B = a, a ; e A = a, a, b, B = a, b ; a, f A = b, a, b, c, c, B = a, b, b, c ; g A = x N : x < 3, B = x N : x 3 ; h A = x N : x < 0, B = x N : x = 3 ; i A = x N : x < 3, B = x N : x = 3 ; j A = x R : x < 3, B = x N : x < 3 ; k A = x R : x < 3, B = x R : x < 2. 3.3 Udowodnij, że dla dowolnych zbiorów A, B zachodzi: a A B\B = A wdy A B = ; b A \ B B = A wdy A B ; c A \ B = B \ A wdy A = B. 3.4 Sprawdź, czy dla dowolnych zbiorów A, B, C prawdziwe są równości: a A B \ B = A \ A B b A \ B A C = A \ B \ C c A \ B B = A B d A B C = A B A C e A \ B C = A\B A\C f A B C = A B A C Jeśli tak, to udowodnij to, w przeciwnym przypadku wskaż kontrprzykład. 3.5 Sprawdź, jakie relacje inkluzji zachodzą między zbiorami A, B i C, jeśli spełnione są poniższe równości: a A B C B = B b A B C B = B c A\B C = A C d A B\C = A\C B e A B\B C = A C f A B C \A = A B\C 3.6 Udowodnij, że dla dowolnych zbiorów A, B, C zachodzi gdzie oznacza różnicę symetryczną zbiorów, tj. x A B df x A x / B x / A x B : a A B = A B\A B b A B C = A B C c A = A d A A = e A B C = A C B C f A = B wdy A B = 3.7 Udowodnij, że przekrój A B jest największym zbiorem zawartym jednocześnie w A i w B. 3.8 Udowodnij, że suma A B jest najmniejszym zbiorem zawierającym jednocześnie A i B. 3.9 Wyznaczyć PA dla poniższych zbiorów A: a A = a, b, c ; b A = ; c A = ; d A = x, x, x ; e A = P ; 3.10 Udowodnij, że dla dowolnych zbiorów A, B zachodzi A B PA PB. 3.11 Udowodnij, że dla dowolnej rodziny zbiorów A zachodzi A P A. 3.12 Co można powiedzieć o zbiorze A, jeśli wiadomo, że A PA? 3.13 Ile elementów dla ustalonego n N ma najmniejsza rodzina zbiorów A spełniająca 1 A 1,..., A n są różne, 2 1 i n A i A oraz 3 x,y x A y A x y A? 3

4 Operacje nieskończone & relacje cz.i 4.1 operacje nieskończone 4.1 Znajdź sumę A n i przekrój A n, jeśli zbiory A n są równe: n N n N a x N : n 1 x n+1 d x R : n 1n x n b x R : n 1 x n+1 e x N : n 2 x n+1 2 c x Z : n x n f x Z : n 2 x 2 n+1 2 4.2 Znajdź sumę A t i przekrój A t, jeśli zbiory A t są równe: t R + t R + a x R : t 1 x t+1 d x R + : 4 t x t b x R + : t 2 x t+1 2 e x R : 1t x t c x R : t 2 x 2 t+1 2 t t+1 f x R : t+1 x t+2 4.3 Niech = i ii n N m N n N m N x N : n x < m. Wyznacz: = = n,m N n,m N iii iv n N m N n N m N g x, y N N : x n y h x, y R R : x 2 +y 2 n 2 i x, y R R : x 2 n 2 y 2 g x, y R R : x 2 +y 2 >t 2 h x, y R R : x 2 +y 2 t 2 i x, y R R : x 2 t 2 y 2 v vi m N n N m N n N 4.4 Udowodnij, że: i A t B t A t B t ii A t B t A t B t iii A t B t A s B t = A s s, s T B t iv A s B t = A s B t A t B t s T s, Czy w powyższych formułach znak inkluzji można zastąpić znakiem równości? 4.2 relacje cz.i 4.5 Sprawdzić, czy a suma i b przekrój dwóch relacji na zbiorze X i spójnych jest relacją spójną ii symetrycznych jest relacją symetryczną iii przechodnich jest relacją przechodnią iv antysymetrycznych jest relacją antysymetryczną 4.6 Jeśli R Q X 2, to Q nazywamy rozszerzeniem R. Czy każdą relację na X można rozszerzyć do relacji: a zwrotnej; b przeciwzwrotnej; c symetrycznej; d przeciwsymetrycznej; e przechodniej; f spójnej. 4.7 Pokaż, że aby relacja R X 2 była: a zwrotna, potrzeba i wystarcza, aby 1l X R; b symetryczna, potrzeba i wystarcza, aby R R 1 ; c spójna, potrzeba i wystarcza, aby R R 1 1l X = X 2 ; d przechodnia, potrzeba i wystarcza, aby R R R; 4.8 Sprawdzić, które z poniższych równości są prawdziwe dla dowolnych relacji R, Q X 2 : a R Q 1 = R 1 Q 1 ; b R Q 1 = R 1 Q 1 ; c R Q 1 = R 1 Q 1 ; d R \ Q 1 = R 1 \ Q 1 ; e 1l X 1 = 1l X ; f X 2 1 = X 2. 4

5 Iloczyn kartezjański i funkcje 5.1 Sprawdź, czy dany zbiór jest funkcją. Jeśli tak, to określ jego dziedzinę i przeciwdziedzinę, jeśli natomiast nie, to podaj przykład dwóch par o tym samym poprzedniku i różnych następnikach. a x, y R R : x 2 = y 2 ; b x, y R R : x 3 = y 3 ; c x, y N N : x 2 = y 2 ; d x, y R PR : x > 0 z y z = x 2 ; e x, y R PR : x > 0 z y x = z 2 ; f x, y PN N : y x z x y z ; g x, y PN PN : x y = N ; h x, y Nt N : y = x2 ; i x, y Nt N : 2 = xy ; j x, y Nt Nt : yt = x2t ; k x, y Rt R : y = x1 ; l x, y Rt Rt : y = x x ; m x, y Rt Rt : y = x x ; UWAGA: Xt oznacza zbiór wielomianów zmiennej t o współczynnikach ze zbioru X. 5.2 Które z funkcji z poprzedniego zadania są surjekcjami, które injekcjami, a które bijekcjami? 5.3 W odpowiednich przykładach z zadania 5.1 wskaż obraz i przeciwobraz podanych zbiorów: b b 1; +1, b 1 1; +1 ; j j p Nt : 2 p2, j 1 p Nt : t 2 pt ; c c x N : 2 x, c 1 x N : 2 x ; k k p Rt : t ξ pt gdzie ξ R +, k N 1 ; Am g g = n N : m n 2m m N, l l p Rt : 2 p2, l 1 p Rt : t 2 pt ; At g 1 = n N : n m 2 n ; m N m m p Rt : t 2 pt, h h p Nt : 2 p2, h 1 1, 2, 4, 8 ; m p Rt 1 : α,β R pt = α t + β ; 5.4 Wyznacz złożenia odpowiednich funkcji z zadania 5.1: a h j b j n =j j n razy c h j n d k m e k l f l m g m l h k l m 5.5 Podaj przykład takiej funkcji ϕ : N N, że dla każdego n N zbiór ϕ n 1 ma: a dokładnie dwa elementy; b dokładnie trzy elementy; c dokładnie k elementów, dla pewnego ustalonego k; d dokładnie n elementów. 5.6 Podaj przykład takiej funkcji ψ : R R, że dla każdego r R zbiór ψ r 1 ma: a dokładnie dwa elementy; b dokładnie trzy elementy; 5.7 Udowodnij, że dla dowolnych zbiorów A X, B Y i funkcji f : X Y zachodzi: a f A \ f 1 B = fa \ B; b A \ f 1 B f 1 fa \ B. Podaj przykłady, kiedy inkluzja jest właściwa. 5.8 Niech a b, X = a, b, a, b, Y = a, b i niech f : X Y, fa=fb= a, f a, b =b. Wyznacz f a, b. 5.9 Dla funkcji f X Y definiujemy dwie funkcje: F : PX PY, F A df = fa oraz F : PY PX, F A df = f 1 A. Pokaż, że i F jest różnowartościowa wdy f jest surjekcją; ii F jest różnowartościowa wdy f jest iniekcją oraz Df = X. Kiedy funkcje F i F są surjekcjami? 5

6 Teoria mocy 6.1 Pokaż, że poniższe zbiory są równoliczne i skonstruuj odpowiednią bijekcję: a N Z; b N N N = N 2 ; c N Q; d N N n ; n N e N NX; f N f N N : f jest okresowa ; g N f N N : f jest nierosnąca ; h a; b 0; 1 dla a, b R; i R 0, 1; j 0; 1 0; 1 2; 3; k 0; 1 2n; 2n+1; n N l 0; 1 0; 1; m R R R; n R PN; o R C0; 1, tj. zbiór f-cji ciągłych na przedziale 0; 1; p c c 0, gdzie c to zbiór ciągów zbieżnych, a c 0 ciągów zbieżnych do 0. 6.2 Określ moc poniższych zbiorów tj. porównaj z N, R, PR, itp.: a zbiory liczb: naturalnych N, całkowitych Z, wymiernych Q, niewymiernych, algebraicznych A, przestępnych, rzeczywistych R, zespolonych C; b przestrzeń euklidesowa wymiaru d E d ; c zbiory wielomianów: o współczynnikach całkowitych ZX, współczynnikach rzeczywistych RX, współczynnikach zespolonych CX; d zbiór szeregów zbieżnych bezwzględnie, szeregów zbieżnych, szeregów formalnych Laurenta; e zbiór ciągów zbieżnych c, ciągów zbieżnych do 0 c 0, ciągów od pewnego miejsca równych 0 c 0,0, ciągów ograniczonych l, ciągów sumowalnych bezwzględnie l 1. f zbiór trójkątów na płaszczyźnie euklidesowej E, zbiór wielokątów, zbiór punktów dowolnego trójkąta; g zbiór translacji przestrzeni euklidesowej, zbiór izometrii przestrzeni euklidesowej wymiaru d IsoE d. 6.3 Udowodnij, że dla dowolnych zbiorów A, B, C zachodzą równości: a C A B C = A C B, A B przy czym A B = ; b C = A C B C. 6.4 Które nierówności zachodzą dla dowolnej funkcji f i zbiorów A Df, B Rf podaj kontrprzykład lub udowodnij nierówność: a A fa ; b A fa ; c B f 1 B ; d B f 1 B. Kiedy zachodzą równości? 6.5.a Skonstruuj taką funkcję f : N N, że dla każdego n N zbiór f 1 n jest przeliczalny. Pokaż następnie, że zbiór liczb naturalnych można podzielić na nieskończenie wiele parami rozłącznych zbiorów przeliczalnych. 6.5.b Skonstruuj taką funkcję f : R R, że dla każdego n N zbiór f 1 n jest mocy continuum. Pokaż następnie, że zbiór liczb rzeczywistych można podzielić na przeliczalnie wiele parami rozłącznych zbiorów mocy continuum. 6.5.c Skonstruuj taką funkcję f : R R, że dla każdego r R zbiór f 1 r jest przeliczalny. Pokaż następnie, że zbiór liczb rzeczywistych można podzielić na continuum parami rozłącznych zbiorów przeliczalnych. 6.5.d Skonstruuj taką funkcję f : R R, że dla każdego r R zbiór f 1 r jest mocy continuum. Pokaż następnie, że zbiór liczb rzeczywistych można podzielić na continuum parami rozłącznych zbiorów mocy continuum. 6.6 Ustawmy elementy zbioru liczb wymiernych z odcinka 0, 1 w ciąg Q 0,1 = q 0, q 1, q 2,.... Wyznacz moc zbiorów a q k 1, q k + 1 n N k>n b qn 1 n+k, q n + 1 n+k n N k Z + c q n 1, q 2 n+k n + 1 2 n+k n N k Z + 6

7 Relacje równoważności 7.1 W każdym z poniższych przypadków pokaż, że jest relacją równoważności na zbiorze X. Wskaż zbiór ilorazowy oraz sprawdź jego moc i moc poszczególnych klas abstrakcji: a X zbiór prostych na płaszczyźnie euklidesowej E, l k jeśli proste l i k pokrywają się lub są równoległe; b X zbiór prostych w przestrzeni euklidesowej R d, d = 3, 4,..., a Q j.w.; c X zbiór wszystkich trójkątów na płaszczyźnie euklidesowej E, ABC A B C jeśli trójkąty ABC i A B C są przystające; d X j.w., ABC A B C jeśli trójkąty ABC i A B C są podobne; e X j.w., ABC A B C jeśli trójkąty ABC i A B C mają równe pola; f X = f 0, 1 N : n N k>n fk=0 zbiór skończonych ciągów zerojedynkowych, f g jeśli ciągi f i g mają tyle samo jedynek; g X = 0, 1 N zbiór ciągów zerojedynkowych dowolnej długości, f g jeśli ciągi f i g mają tyle samo jedynek; h X = R, x y jeśli istnieje takie n Z, że x, y n, n+1; i X j.w., x y jeśli istnieje takie q Q +, że x y =q y x =q; j X dowolny zbiór, a f : X X dowolna iniekcja; x y jeśli istnieje takie n N, że f n x=y f n y=x uwaga: f n to n-krotne złożenie funkcji f; 7.2 Ile jest różnych z dokładnością do izomorfizmu relacji równoważności na zbiorze a trójelementowym, b czteroelementowym, c pięcioelementowym? d Ile jest różnych relacji równoważności na zbiorze n-elementowym? 7.3 Niech R będzie zbiorem wszystkich relacji równoważności na N i niech ponadto i funkcja f : R PN będzie dana wzorem fϱ = 0 ϱ ; ii funkcja f : R PN N będzie dana wzorem fϱn = n ϱ. Wyznacz fϱ oraz fϱ. ϱ R ϱ R 7.4 a Niech R, S X 2 będą relacjami równoważności. Pokaż, że R S jest relacją równoważności. b Niech R τ X 2 będzi relacją równoważności dla każdego τ T. Pokaż, że R τ jest relacją równoważności. Opisz klasy abstrakcji przekroju. 7.5 Niech R, S X 2 będą relacjami równoważności. a Pokaż, że R S jest relacją równoważności wdy R S = R S. b Pokaż, że R S jest relacją równoważności wdy R S = S R. τ T Dla dowolnych zbiorów X, Y i dowolnych relacji R X 2, S Y 2 produktem prostym relacji R i S nazywamy relację R S X Y 2 zdefiniowaną wzorem x 1, y 1 R S x 2, y 2 x 1 Rx 2 y 1 Sy 2. 7.6 Pokaż, że produkt prosty relacji równoważności jest relacją równoważności. Opisz zbiór ilorazowy X Y/ R S. 7.7 Niech partycja B będzie rozdrobnieniem partycji A, tzn. taką, że B B A A B A. Jaki jest związek między relacjami równoważności ϱ A i ϱ B odpowiadającym tym partycjom por. Zasada Abstrakcji? Odpowiedź uzasadnij. 7.8 Niech R, S X 2 będą relacjami równoważności. Pokaż, że zbiór ilorazowy X/ R S jest rozdrobnieniem zarówno partycji X/ R, jak i X/ S. 7

8 Relacje porządkowe 8.1 Sprawdź, czy poniższe relacje w zbiorze A są relacją porządku. Jeśli tak, to narysuj czytelny diagram Hassego zbioru A, i wskaż elementy minimalne maksymalne, najmniejsze, największe. i ii iii A = 2, 3, 4, 6 2 oraz x, y a, b x a b y, A = 1, 2 3 oraz x, y, z a, b, c x a y b z c, A = 2, 3 3 oraz x, y, z a, b, c x a ab xy xyz abc. 8.2 Na zbiorze N N określona jest relacja n 1, m 1 n 2, m 2 wzorem a maxn 1, m 1 <maxn 2, m 2 lub maxn 1, m 1 =maxn 2, m 2 n 1, m 1 < leks n 2, m 2, b minn 1, m 1 < minn 2, m 2 lub minn 1, m 1 = minn 2, m 2 n 1, m 1 < leks n 2, m 2, c n 1 m 1 = n 2 m 2 n 1, m 1 < leks n 2, m 2 lub n 1 m 1 < n 2 m 2, Wyznacz jeśli istnieją kres górny i kres dolny zbioru n, m : 2 n m 4. Wskaż elementy minimalne i maksymalne. 8.3 Wyznacz w zbiorze a trójelementowym, b czteroelementowym, wszystkie z dokładnością do izomorfizmu porządki częściowe. Ile jest wśród nich porządków liniowych, a ile dobrych? c Ile jest nieizomorficznych porządków częsciowych w zbiorze n-elementowym? Niech X będzie dowolnym zbiorem, a relacją porządkującą na X. Podzbiór A X 2 nazywamy antyłańcuchem, jeśli żadne dwa jego elementy nie są w relacji, tj. x,y A x y x y y x. Jeśli dodatkowo dla elementu x X istnieje element najmniejszy w zbiorze y X : y x x y, to nazywamy go następnikiem elementu x. Analogicznie, jeśli w zbiorze y X : y x y x istnieje element największy, to nazywamy go poprzednikiem elementu x. 8.4 Na zbiorze N N określona jest relacja f g, jeśli a n N fn gn, b n N 1 n fn 1 n gn, Wskaż w porządku N N, : c m N n m fn gn, d n N fn gn, e m N n m fn gn, i nieskończony łańcuch, ii łańcuch mocy continuum jeśli istnieje, iii nieskończony antyłańcuch, iv antyłańcuch mocy continuum jeśli istnieje, 8.5 Pokaż, że w dowolnym porządku X, prawdziwe są następujące stwiedzenia: I Zbiór wszystkich elementów maksymalnych jest antyłańcuchem. II Istnieje antyłańcuch maksymalny ze względu na inkluzję. III Każdy antyłańcuch jest podzbiorem pewnego łańcucha maksymalnego. W którym z podpunktów należy skorzystać z lematu Kuratowskiego Zorna? 8.6 Wskaż taki liniowy porządek w zbiorze N, aby każda liczba naturalna posiadała zarówno poprzednik, jak i następnik. Czy taki porządek może być dobry? Czy może być gęsty? 8.7 Wskaż taki liniowy porządek w zbiorze N, aby każda liczba naturalna nie posiadała ani poprzednika, ani następnika. Czy taki porządek musi być gęsty? 8.8 Czy porządek dobry może być gęsty? i vice-versa, czy porządek gęsty może być dobry? 8

THE END 9