diskretna matematika - predavanje 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/main/dm4.pdfnijedna ne...

26
DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- Jovanka Pantovi´ c Novi Sad, 1.11. 2017 November 7, 2017 1 / 19

Upload: lyliem

Post on 17-Apr-2018

248 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

DISKRETNA MATEMATIKA- PREDAVANJE 4-

Jovanka Pantovic

Novi Sad, 1.11. 2017

November 7, 2017 1 / 19

Page 2: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Ponavljanje

TeoremaNeka su A i B skupovi sa osobinom |A| = m, |B| = n i 1 ≤ n ≤ m. Brojsirjektivnih preslikavanja skupa A u skup B jednak je

nm − n(n− 1)m +

(n

2

)(n− 2)m + . . .+ (−1)n

(n

n− 1

)1m.

November 7, 2017 2 / 19

Page 3: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Stirlingovi brojevi druge vrste S(m,n)

1 broj razvijanja skupa od m elemenata na n nepraznih podskupova2 broj rasporedivanja m razlicitih elemenata u n istih kutija tako da

nijedna ne ostane prazna

November 7, 2017 3 / 19

Page 4: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Stirlingovi brojevi druge vrste S(m,n)

Neka je 0 ≤ n ≤ m.

S(m,n) =1

n!· |f : A

na−−−→ B|

S(m,n) =1

n!

n∑i=0

(−1)i(n

i

)(n− i)m

November 7, 2017 4 / 19

Page 5: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Tablica Stirlingovih brojeva druge vrste

Teorema1 S(m,m) =

1, m ∈ N2 S(m, 1) = 1, m ∈ N3 S(m,n) = S(m− 1, n− 1) + nS(m− 1, n), 0 < n < m

4 S(m, 0) = 0, m ∈ N5 S(0, 0) = 1

November 7, 2017 5 / 19

Page 6: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Tablica Stirlingovih brojeva druge vrste

Teorema1 S(m,m) = 1, m ∈ N2 S(m, 1) =

1, m ∈ N3 S(m,n) = S(m− 1, n− 1) + nS(m− 1, n), 0 < n < m

4 S(m, 0) = 0, m ∈ N5 S(0, 0) = 1

November 7, 2017 5 / 19

Page 7: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Tablica Stirlingovih brojeva druge vrste

Teorema1 S(m,m) = 1, m ∈ N2 S(m, 1) = 1, m ∈ N3 S(m,n) =

S(m− 1, n− 1) + nS(m− 1, n), 0 < n < m

4 S(m, 0) = 0, m ∈ N5 S(0, 0) = 1

November 7, 2017 5 / 19

Page 8: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Tablica Stirlingovih brojeva druge vrste

Teorema1 S(m,m) = 1, m ∈ N2 S(m, 1) = 1, m ∈ N3 S(m,n) = S(m− 1, n− 1) + nS(m− 1, n), 0 < n < m

4 S(m, 0) = 0, m ∈ N5 S(0, 0) = 1

November 7, 2017 5 / 19

Page 9: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Tablica Stirlingovih brojeva druge vrste

Teorema1 S(m,m) = 1, m ∈ N2 S(m, 1) = 1, m ∈ N3 S(m,n) = S(m− 1, n− 1) + nS(m− 1, n), 0 < n < m

4 S(m, 0) = 0, m ∈ N5 S(0, 0) = 1

November 7, 2017 5 / 19

Page 10: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Tablica Stirlingovih brojeva druge vrste

(m,n) 0 1 2 3 4 5 6 . . .

0 11 0 12 0 1 13 0 1 3 14 0 1 7 6 15 0 1 15 25 10 16 0 1 31 90 65 15 1. . . . . .

November 7, 2017 6 / 19

Page 11: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Rekurentne relacije

Definicija

Neka je {an : n = 0, 1, 2, . . .} niz brojeva. Rekurentna relacija za niz{an} je formula u kojoj se n-ti clan niza definiše preko nekog podskupaod {a0, a1, . . . , an−1}.

an = F (an−1, . . . , an−k)

Ako znamo a0, . . . , ak−1, onda lako odredimo clanove tog niza.

November 7, 2017 7 / 19

Page 12: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Fibonacijev niz

PrimerPosmatrajmo populaciju zeceva koja se ponaša na sledeci nacin:

inicijalno postoje dva zeca, mužjaka i ženka;par zeceva (mužjak i ženka) svakog meseca, pocevši od puna dvameseca svog života, na svet donose par zeceva;zecevi ne umiru.

Koliko ce biti parova zeceva nakon prve godine?

Neka je fi broj parova zeceva na kraju i-tog meseca. Tada je

f1 = 1 f2 = 1 f3 = 2 f4 = 2 + 1 = 3 f5 = 3 + 2 = 5

fn = fn−1 + fn−2, n ≥ 3

November 7, 2017 8 / 19

Page 13: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Fibonacijev niz

PrimerPosmatrajmo populaciju zeceva koja se ponaša na sledeci nacin:

inicijalno postoje dva zeca, mužjaka i ženka;par zeceva (mužjak i ženka) svakog meseca, pocevši od puna dvameseca svog života, na svet donose par zeceva;zecevi ne umiru.

Koliko ce biti parova zeceva nakon prve godine?

Neka je fi broj parova zeceva na kraju i-tog meseca. Tada je

f1 = 1 f2 = 1 f3 = 2 f4 = 2 + 1 = 3 f5 = 3 + 2 = 5

fn = fn−1 + fn−2, n ≥ 3

November 7, 2017 8 / 19

Page 14: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

PrimerKoliko ima razlicitih reci dužine n, n ≥ 1, nad azbukom {0, 1} koje nesadrže podrec 111.

Neka je fi broj reci dužine i koje ne sadrže podrec 111.

f1 = 2 f2 = 4 f3 = 7 f4 = 13

fn = fn−1 + fn−2 + fn−3, n ≥ 4

November 7, 2017 9 / 19

Page 15: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

PrimerKoliko ima razlicitih reci dužine n, n ≥ 1, nad azbukom {0, 1} koje nesadrže podrec 111.

Neka je fi broj reci dužine i koje ne sadrže podrec 111.

f1 = 2 f2 = 4 f3 = 7 f4 = 13

fn = fn−1 + fn−2 + fn−3, n ≥ 4

November 7, 2017 9 / 19

Page 16: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

PrimerKoliko ima razlicitih reci dužine n, n ≥ 1, nad azbukom {0, 1} koje nesadrže podrec 111.

Neka je fi broj reci dužine i koje ne sadrže podrec 111.

f1 = 2 f2 = 4 f3 = 7 f4 = 13

fn = fn−1 + fn−2 + fn−3, n ≥ 4

November 7, 2017 9 / 19

Page 17: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Slagalica kule u Hanoju

PrimerDate su tri šipke i n diskova. Diskovi su poredani na jedan štap, odnajveceg do najmanjeg (uvek manji na veci). Dozvoljeno je

pomeriti u svakom koraku tacno jedan disk;veci disk nikada ne sme da se stavi na manji.

Koliko je najmanje koraka potrebno da se svi diskovi premeste nadrugi štap?

h1 = 1

h2 = 3

hn = 2hn−1 + 1, n ≥ 1

November 7, 2017 10 / 19

Page 18: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Slagalica kule u Hanoju

PrimerDate su tri šipke i n diskova. Diskovi su poredani na jedan štap, odnajveceg do najmanjeg (uvek manji na veci). Dozvoljeno je

pomeriti u svakom koraku tacno jedan disk;veci disk nikada ne sme da se stavi na manji.

Koliko je najmanje koraka potrebno da se svi diskovi premeste nadrugi štap?

h1 = 1

h2 = 3

hn = 2hn−1 + 1, n ≥ 1

November 7, 2017 10 / 19

Page 19: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Slagalica kule u Hanoju

PrimerDate su tri šipke i n diskova. Diskovi su poredani na jedan štap, odnajveceg do najmanjeg (uvek manji na veci). Dozvoljeno je

pomeriti u svakom koraku tacno jedan disk;veci disk nikada ne sme da se stavi na manji.

Koliko je najmanje koraka potrebno da se svi diskovi premeste nadrugi štap?

h1 = 1

h2 = 3

hn = 2hn−1 + 1, n ≥ 1

November 7, 2017 10 / 19

Page 20: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Slagalica kule u Hanoju

PrimerDate su tri šipke i n diskova. Diskovi su poredani na jedan štap, odnajveceg do najmanjeg (uvek manji na veci). Dozvoljeno je

pomeriti u svakom koraku tacno jedan disk;veci disk nikada ne sme da se stavi na manji.

Koliko je najmanje koraka potrebno da se svi diskovi premeste nadrugi štap?

h1 = 1

h2 = 3

hn = 2hn−1 + 1, n ≥ 1

November 7, 2017 10 / 19

Page 21: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Rešavanje rekurentnih relacija

Definicija

Neka je {an : n = 0, 1, 2, . . .} niz brojeva. Rekurentna relacija za niz{an} je formula u kojoj se n-ti clan niza definiše preko nekog podskupaod {a0, a1, . . . , an−1}.

Rešiti rekurentnu relaciju znaci izraziti an u zavisnosti od n, za svakon ≥ 0 :

an = a(n)

November 7, 2017 11 / 19

Page 22: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Rešavanje rekurentnih relacija

PrimerData je rekurentna relacija

a0 = 2

an = 5an−1 + 2, n > 0.

Za n ≥ 1 dobijamo

an = 5an−1 + 2

= 5(5an−2 + 2) + 2 = 52an−2 + 5 · 2 + 2

= 52(5an−3 + 2) + 5 · 2 + 2 = 53an−3 + 52 · 2 + 5 · 2 + 2

. . .

= 5na0 + 2 · (5n−1 + 5n−2 + . . .+ 5 + 1)

= 2 · (5n + 5n−1 + . . .+ 5 + 1) = 2 · 5n+1 − 1

5− 1=

1

2(5n+1 − 1).

November 7, 2017 12 / 19

Page 23: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Rešavanje rekurentnih relacija

PrimerData je rekurentna relacija

a0 = 2

an = 5an−1 + 2, n > 0.

Za n ≥ 1 dobijamo

an = 5an−1 + 2

= 5(5an−2 + 2) + 2 = 52an−2 + 5 · 2 + 2

= 52(5an−3 + 2) + 5 · 2 + 2 = 53an−3 + 52 · 2 + 5 · 2 + 2

. . .

= 5na0 + 2 · (5n−1 + 5n−2 + . . .+ 5 + 1)

= 2 · (5n + 5n−1 + . . .+ 5 + 1) = 2 · 5n+1 − 1

5− 1=

1

2(5n+1 − 1).

November 7, 2017 12 / 19

Page 24: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Rešavanje rekurentnih relacija

PrimerData je rekurentna relacija

a0 = 2

an = 5an−1 + 2, n > 0.

Za n ≥ 1 dobijamo

an = 5an−1 + 2

= 5(5an−2 + 2) + 2 = 52an−2 + 5 · 2 + 2

= 52(5an−3 + 2) + 5 · 2 + 2 = 53an−3 + 52 · 2 + 5 · 2 + 2

. . .

= 5na0 + 2 · (5n−1 + 5n−2 + . . .+ 5 + 1)

= 2 · (5n + 5n−1 + . . .+ 5 + 1) = 2 · 5n+1 − 1

5− 1=

1

2(5n+1 − 1).

November 7, 2017 12 / 19

Page 25: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Rešavanje rekurentnih relacija

PrimerData je rekurentna relacija

a0 = 2

an = 5an−1 + 2, n > 0.

Za n ≥ 1 dobijamo

an = 5an−1 + 2

= 5(5an−2 + 2) + 2 = 52an−2 + 5 · 2 + 2

= 52(5an−3 + 2) + 5 · 2 + 2 = 53an−3 + 52 · 2 + 5 · 2 + 2

. . .

= 5na0 + 2 · (5n−1 + 5n−2 + . . .+ 5 + 1)

= 2 · (5n + 5n−1 + . . .+ 5 + 1) = 2 · 5n+1 − 1

5− 1=

1

2(5n+1 − 1).

November 7, 2017 12 / 19

Page 26: DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 4- …imft.ftn.uns.ac.rs/~vanja/uploads/Main/DM4.pdfnijedna ne ostane prazna November 7, 2017 3 / 19. Stirlingovi brojevi druge vrste S(m;n) ... Tablica

Rešavanje rekurentnih relacija

PrimerData je rekurentna relacija

a0 = 2

an = 5an−1 + 2, n > 0.

Za n ≥ 1 dobijamo

an = 5an−1 + 2

= 5(5an−2 + 2) + 2 = 52an−2 + 5 · 2 + 2

= 52(5an−3 + 2) + 5 · 2 + 2 = 53an−3 + 52 · 2 + 5 · 2 + 2

. . .

= 5na0 + 2 · (5n−1 + 5n−2 + . . .+ 5 + 1)

= 2 · (5n + 5n−1 + . . .+ 5 + 1) = 2 · 5n+1 − 1

5− 1=

1

2(5n+1 − 1).

November 7, 2017 12 / 19