《离散数学教程》1
习题解答2
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肖新攀4
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1《离散数学教程》,耿素云、屈婉玲、王捍贫,北京大学出版社,2002年6月第1版,2003年1月第2次印刷
2此“习题解答”系个人作品,仅供学习交流之用,可以自由复制、打印和传播,但不得用作商业用途。如
发现解答有错误,烦请告知作者(E-mail: xiaoxinpan@163.com)。
3版本号的整数部分表示该版本所包含答案的章数。发布日期: 2006 年 11 月 1 日。完成度(已完成题
数/总题数):60.17%
4由衷感谢 xbz 网友完成并制作本“习题解答”第十章和第十四章的全部内容、仔细检查其它各章节并
提出众多修改意见和新的证明方法。感谢南京大学计算机系胡海星大侠长期以来给予我热情的鼓励和无私
的帮助。感谢南京大学 02 计算机系赖江山同学提出各种建议和证明思路。感谢北京大学计算机系刘田教
授给予我的帮助和鼓励。感谢 chouxiaoya、tedy、akaru、yitianxing、xuening、ourszf、ushing、pizzamx、
datoubaicai、echoqing、soup1122、lycool、hamletyj、leejunner、zliner、sunbird2002、zhaoming169、zqliu、
qiushuitian1111、tcschen、Supremgoooo、Smilingface、yangling 1985、jianzhentianxia、ouyangj0、kylinwang、
赵现刚、熊亮等网友提出大量修改意见和新的证明方法。谢谢你们!
第一编 集合论
第一章 集合
第二章 二元关系
第三章 函数
第四章 自然数
第五章 基数(势)
第六章 序数
∗
第二编 图论
第七章 图
第八章 欧拉图与哈密顿图
第九章 树
第十章 图的矩阵表示
第十四章 带权图及其应用
第三编 代数结构
第十五章 代数系统
目录
2
4
5
21
45
55
58
63
67
68
76
88
97
101
112
113
第十六章 半群与独异点
第十七章 群
第十八章 环与域
第十九章 格与布尔代数
附录一 北京大学计算机系考研真题解答(离散数学部分)
附录二 教材定理汇总
127
133
153
165
180
221
3
第一编
集合论
4
第一章 集合
1.1
(1) f2g;
(2) f1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121, 144, 169, 196g;
(3) f1, 8, 27, 64g;
(4) f0, 1, 2,¢¢¢g;
(5) f2, 3g;
(6) fa, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, t, u, v, w, x, y, z, A, B, C, D, E, F, G, H, I, J,
K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Zg。
1.2
(1) f(x, y) j x, y 2 R ^ x2 + y2 < 1g;
(2) fθ j 9k(k 2 Z ^ θ = π
4
(3) fx j x 2 N ^ x < 8g;
(4) f(x, y, z) j x, y, z 2 N ^ x2 + y2 = z2g;
(5) fx j x 2 R ^ x2 + 5x + 6 = 0g。
+ kπ)g;
1.3 (1), (4), (5), (6), (8), (9) 正确,其余不正确。
1.4
(1) 成立。
证明:
A 2 B ^ B C
() A 2 B ^ 8x(x 2 B ! x 2 C)
=) A 2 B ^ (A 2 B ! A 2 C)
=) A 2 C
(子集关系定义)
(x/A)
(假言推理)
2
(2) 不成立。举反例如下:令 A = fag, B = ffagg, C = ffag,fbgg,则有 A 2 B ^ B C,但
A * C。
(3) 不成立。举反例如下:令 A = fag, B = fa, bg, C = ffa, bg,fb, cgg,则有 A B ^ B 2 C,但
A /2 C。
(4) 不成立。举反例如下:令 A = fag, B = fa, bg, C = ffa, bg,fb, cgg,则有 A B ^ B 2 C,但
5
A * C。
1.5 令 A = fag, B = ffagg, C = fffaggg,则有 A 2 B ^ B 2 C,但 A /2 C。
1.6
(1) 0 元集:?
1 元集:fag,fbg,fcg
2 元集:fa, bg,fa, cg,fb, cg
3 元集:fa, b, cg
幂集:f?,fag,fbg,fcg,fa, bg,fa, cg,fb, cg,fa, b, cgg
(2) 0 元集:?
1 元集:f1g,ff2, 3gg
2 元集:f1,f2, 3gg
幂集:f?,f1g,ff2, 3gg,f1,f2, 3ggg
(3) 0 元集:?
1 元集:f?g,ff?gg
2 元集:f?,f?gg
幂集:f?,f?g,ff?gg,f?,f?ggg
(4) 0 元集:?
1 元集:ff1, 2gg
幂集:f?,ff1, 2ggg
(5) 0 元集:?
1 元集:ff?, 1gg,f1g
2 元集:ff?, 1g, 1g
幂集:f?,ff?, 1gg,f1g,ff?, 1g, 1gg
1.7
1.8
(1) f4g;
(2) f1, 3, 5g;
6
AB»(A[B)ABCA\(»B[C)ABC»A\(B\C)ABC(A\B\C)[»(A[B[C)
(3) f2, 3, 4, 5g;
(4) f2, 3, 4, 5g;
(5) f?,f4gg;
(6) ff1g,f1, 4gg。
1.9
(1) f¡7,¡6,¡5,¡4,¡3,¡2,¡1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 15, 16, 18, 21, 24, 27, 30, 32, 64g;
(2) ?;
(3) f¡7,¡6,¡5,¡4,¡3,¡2,¡1, 4, 5g;
(4) f¡7,¡6,¡5,¡4,¡3,¡2,¡1, 0, 3, 4, 5, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30g。
1.10 因为 P(A) = f?,fagg,PP(A) = f?,f?g,ffagg,f?,faggg,故 (1), (2), (4), (5) 成立,其
余不成立。
1.11
证明: 必要性:
若 A ¡ B = A,则有:
A \ B = (A ¡ B) \ B
= (A \ »B) \ B
= A \ (»B \ B)
= A \ ?
= ?
充分性:
若 A \ B = ?,则有:
A = A \ E
= A \ (B [ »B)
= (A \ B) [ (A \ »B)
= ? [ (A \ »B)
= A \ »B
= A ¡ B
综合得:A ¡ B = A , A \ B = ?。
1.12 先证一个引理:
引理 1.1 对任意集合 A 和 B,有 A ¡ B = ? , A B。
证明:
A ¡ B = ? () :9x(x 2 (A ¡ B))
() 8x:(x 2 (A ¡ B))
() 8x:(x 2 A ^ x /2 B)
() 8x:(x 2 A ^ :x 2 B)
() 8x(:x 2 A _ x 2 B)
() 8x(x 2 A ! x 2 B)
() A B
7
(A ¡ B = A)
(补交转换律)
(结合律)
(矛盾律)
(零律)
(同一律)
(排中律)
(分配律)
(A \ B = ?)
(同一律)
(补交转换律)
2
(? 定义)
(量词否定等值式)
(相对补定义)
( /2 定义)
(命题逻辑德¢摩根律)
(蕴涵等值式)
(子集关系定义)
(1) 答:(A ¡ B) [ (A ¡ C) = A 当且仅当 A \ B \ C = ? 。
证明:
(A ¡ B) [ (A ¡ C) = A () A ¡ (B \ C) = A
() A \ (B \ C) = ?
() A \ B \ C = ?
(2) 答:(A ¡ B) [ (A ¡ C) = ? 当且仅当 A (B \ C)。
证明:
(A ¡ B) [ (A ¡ C) = ? () A ¡ (B \ C) = ?
() A (B \ C)
(3) 答:(A ¡ B) \ (A ¡ C) = ? 当且仅当 A (B [ C)。
证明:
(A ¡ B) \ (A ¡ C) = ? () A ¡ (B [ C) = ?
() A (B [ C)
(4) 答:(A ¡ B) \ (A ¡ C) = A 当且仅当 A \ (B [ C) = ?。
证明:
(A ¡ B) \ (A ¡ C) = A () A ¡ (B [ C) = A
() A \ (B [ C) = ?
1.13
(1) 先证两个引理:
引理 1.2 对任意集合 A 和 B,有: A \ B A 和 A \ B B。
证明: 8x,
x 2 A \ B () x 2 A ^ x 2 B
=) x 2 A
故有,A \ B A。同理可证:A \ B B。
引理 1.3 对任意集合 A 和 B,有: A A [ B 和 B A [ B
证明: 8x,
x 2 A =) x 2 A _ x 2 B
() x 2 A [ B
故有,A A [ B。同理可证:B A [ B。
再证原题:
证明:
(A ¡ B) ¡ C = (A \ »B) \ »C
A \ »B
8
2
(德¢摩根律)
(习题 1.11 结论)
(结合律)
2
(德¢摩根律)
(引理 1.1)
2
(德¢摩根律)
(引理 1.1)
2
(德¢摩根律)
(习题 1.11 结论)
2
(集合交定义)
(命题逻辑化简律)
2
(命题逻辑附加律)
(集合并定义)
2
(补交转换律)
(引理 1.2)