Основные комбинаторные формулы.

Все темы данного раздела:

ПО ДИСКРЕТНОЙ МАТЕМАТИКЕ
(2 семестр) (для студентов специальности «Прикладная математика», «Компьютерные системы и сети»)   У Т В Е Р Ж Д Е Н О на

Размещения.
  1) Размещения без повторений. Определение 2: Пусть имеется различных предметов.

Перестановки.
  1) Перестановки без повторений. Определение 3: Пусть - конечное множество из

Сочетания.
  1) Сочетания без повторений. Определение 3: Сочетания из элементов по

Свойства сочетаний. Бином Ньютона.
  Одной из наиболее распространённых комбинаторных формул является формула числа сочетаний. Для упрощения подсчётов и для доказательства некоторых утверждений удобно использовать след

Определение 1: Коэффициенты бинома Ньютона называются биномиальными коэффициентами.
Числовые значения биномиальных коэффициентов вычисляются по формуле числа сочетаний: . Готовые значения этих коэффициентов располагаются в с

Рекуррентные соотношения.
  При решении многих комбинаторных задач применяют метод сведения данной задачи к задаче касающегося меньшего числа элементов. Например, можно вывести формулу для числа перестановок:

Производящие функции.
  Метод рекуррентных соотношений позволяет решать многие комбинаторные задачи. Но в ряде случаев рекуррентные соотношения трудно составить, а иногда ещё трудней решить. Часто эти труд

Алгоритм решения.
1°. Присвоить вершине метку 0. 2°. Если

Обоснование алгоритма.
Докажем, что после конечного числа применений правила 3° для каждой дуги графа станет справедливым неравенство

Алгоритм построения Эйлерова цикла.
Обратимся к задаче об эйлеровом цикле, уже рассмотренной нами в предыдущем параграфе. Пусть — связный граф, степени всех вершин которого — ч

Обоснование алгоритма.
Пусть мы находимся в некоторой вершине . В исходном графе степень вершины

Потоки на транспортных сетях.
1. Основная задача теории транспортных сетей. Определение 1: Транспортная сеть есть совокупность

Алгоритм Форда - Фалкерсона для нахождения потока наибольшей величины.
1°. Перенумеровать произвольным образом вершины сети , отличные от входа

Обоснование алгоритма.
Прежде всего, заметим, что реализация алгоритма состоит из конечного числа шагов. В самом деле, п. 3° может применяться лишь конечное число раз, так как на каждом шаге величина пот

Теорема 1: Для заданной транспортной сети величина наибольшего потока равна наименьшей пропускной способности разрезов, т. е. .
Рис. 11 В качестве примера

Цикломатическое число графа. Деревья.
  Во многих прикладных задачах существенны свойства графов, связанные с существованием в графе замкнутых цепей (циклов). К рассмотрению этих вопросов мы и приступим. Все графы данного

Эйлерова характеристика. Плоские графы.
  Определение 1: Пусть задан набор отрезков гладких кривых на плоскости, причем выполнны следующие услов

Теорема 2: Графы и , где множество состоит из элементов вида , не допускают плоской реализации.
Доказательство: Отметим, что в графе нет циклов длины 3, так как любое ребро ведет из группы вершин

Оценка хроматического числа плоского графа.
1. Теорема о пяти красках. Теорема утверждает, что любой граф, обладающий плоской реализацией, может быть правильно раскрашен пятью красками. Вспоминая задачу, сформулированную в нача

Графы правильных многогранников.
  Теория графов позволяет решать задачи из традиционных разделов математики, например, исследовать некоторые свойства правильных многогранников. При этом, используя элементы теории гр

Автомат Мура.
  Определение:Конечным автоматом называется набор из 5 объектов , где:

Морфизмы.
  Пусть - конечный автомат. Тогда по любой входной строке длины

Эквивалентные состояния автоматов.
  В этом параграфе мы решим следующую задачу: по данному описанию автомата построить новый автомат

Теорема 1: Если , то либо , либо для подходящей строки имеем .
Доказательство: Утверждение означает, что для подходя

Машина Тьюринга.
  Понятие конечного автомата возникло из близкого понятия, введенного в 1936 г. логиком Тьюрингом. Тьюринг рассмотрел гипотетическую машину, имеющую конечное множество

Не полностью описанные автоматы.
  До сих пор мы рассматривали полностью описанные автоматы. Практически функции и

Примитивно рекурсивные функции.
  Операции над числовыми функции назовем операторами. В этом параграфе мы определим ряд операторов, обладающих тем свойством, что, применяя их к функциям, вычи

Частично рекурсивные функции.
  Оператор минимизации. Рассмотрим некоторую n - местную частичную функцию

Машины Тьюринга.
  Важный и широкий класс алгоритмов был описан Тьюрингом и Постом в 1936 - 1937 г. Алгоритмы этого класса осуществляются особыми машинами, называемыми сейчас машинами Тьюри