离散数学答案屈婉玲版第二版高等教育出版社课后答案第一章部分课后习题参考答案16 设p、q的真值为0；r、s的真值为1,求下列各命题公式的真值;1p∨q∧r⇔0∨0∧1 ⇔02pr∧﹁q∨s ⇔01∧1∨1 ⇔0∧1⇔0.3⌝p∧⌝q∧rp∧q∧﹁r ⇔1∧1∧1 0∧0∧0⇔04⌝r∧s→p∧⌝q ⇔0∧1→1∧0 ⇔0→0⇔117．判断下面一段论述是否为真：“π是无理数;并且,如果3是无理数,则2也是无理数;另外6能被2整除,6才能被4整除;”答：p: π是无理数 1q: 3是无理数0r: 2是无理数 1s:6能被2整除 1t: 6能被4整除0命题符号化为：p∧q→r∧t→s的真值为1,所以这一段的论述为真;19．用真值表判断下列公式的类型：4p→q →⌝q→⌝p5p∧r ↔⌝p∧⌝q6p→q ∧q→r →p→r答： 4p q p→q ⌝q ⌝p ⌝q→⌝p p→q→⌝q→⌝p0 0 1 1 1 1 10 1 1 0 1 1 11 0 0 1 0 0 11 1 1 0 0 1 1所以公式类型为永真式5公式类型为可满足式方法如上例6公式类型为永真式方法如上例第二章部分课后习题参考答案3.用等值演算法判断下列公式的类型,对不是重言式的可满足式,再用真值表法求出成真赋值.1 ⌝p∧q→q2p→p∨q∨p→r3p∨q→p∧r答：2p→p∨q∨p→r⇔⌝p∨p∨q∨⌝p∨r⇔⌝p∨p∨q∨r⇔1所以公式类型为永真式3P q r p∨q p∧r p∨q→p∧r0 0 0 0 0 10 0 1 0 0 10 1 0 1 0 00 1 1 1 0 01 0 0 1 0 01 0 1 1 1 11 1 0 1 0 01 1 1 1 1 1所以公式类型为可满足式4.用等值演算法证明下面等值式：2p→q∧p→r⇔p→q∧r4p∧⌝q∨⌝p∧q⇔p∨q ∧⌝p∧q证明2p→q∧p→r⇔⌝p∨q∧⌝p∨r⇔⌝p∨q∧r⇔p→q∧r4p∧⌝q∨⌝p∧q⇔p∨⌝p∧q ∧⌝q∨⌝p∧q⇔p∨⌝p∧p∨q∧⌝q∨⌝p ∧⌝q∨q⇔1∧p∨q∧⌝p∧q∧1⇔p∨q∧⌝p∧q5.求下列公式的主析取范式与主合取范式,并求成真赋值1⌝p→q→⌝q∨p2⌝p→q∧q∧r3p∨q∧r→p∨q∨r解：1主析取范式⌝p→q→⌝q∨p⇔⌝p∨∨⌝∨p⇔⌝p∧⌝∨⌝∨p⇔⌝p∧⌝∨⌝∧p∨⌝q∧⌝p∨p∧q∨p∧⌝q⇔⌝p∧⌝q∨p∧⌝q∨p∧q⇔∑0,2,3主合取范式：⌝p→q→⌝q∨p⇔⌝p∨∨⌝∨p⇔⌝p∧⌝∨⌝∨p⇔⌝p∨⌝q∨p∧⌝∨⌝∨p⇔1∧p∨⌝q⇔p∨⌝q ⇔ M1⇔∏12 主合取范式为：⌝p→∧∧r⇔⌝⌝p∨∧∧r⇔p∧⌝∧∧r⇔0所以该式为矛盾式.主合取范式为∏0,1,2,3,4,5,6,7矛盾式的主析取范式为 03主合取范式为：p∨q∧r→p∨q∨r⇔⌝p∨q∧r→p∨q∨r⇔⌝p∧⌝q∨⌝r∨p∨q∨r⇔⌝p∨p∨q∨r∧⌝q∨⌝r∨p∨q∨r⇔1∧1⇔1所以该式为永真式.永真式的主合取范式为 1主析取范式为∑0,1,2,3,4,5,6,7第三章部分课后习题参考答案14. 在自然推理系统P中构造下面推理的证明：2前提：p→q,⌝q∧r,r结论：⌝p4前提：q→p,q↔s,s↔t,t∧r结论：p∧q证明：2①⌝q∧r 前提引入②⌝q∨⌝r ①置换③q→⌝r ②蕴含等值式④r 前提引入⑤⌝q ③④拒取式⑥p→q 前提引入⑦￢p3 ⑤⑥拒取式证明4：①t∧r 前提引入②t ①化简律③q↔s 前提引入④s↔t 前提引入⑤q↔t ③④等价三段论⑥q→t∧t→q ⑤置换⑦q→t ⑥化简⑧q ②⑥假言推理⑨q→p 前提引入⑩p ⑧⑨假言推理11p∧q ⑧⑩合取15在自然推理系统P中用附加前提法证明下面各推理：(1)前提：p→q→r,s→p,q结论：s→r证明①s 附加前提引入②s→p 前提引入③p ①②假言推理④p→q→r 前提引入⑤q→r ③④假言推理⑥q 前提引入⑦r ⑤⑥假言推理16在自然推理系统P中用归谬法证明下面各推理：1前提：p→⌝q,⌝r∨q,r∧⌝s结论：⌝p证明：①p 结论的否定引入②p→﹁q 前提引入③﹁q ①②假言推理④￢r∨q 前提引入⑤￢r ④化简律⑥r∧￢s 前提引入⑦r ⑥化简律⑧r∧﹁r ⑤⑦合取由于最后一步r∧﹁r 是矛盾式,所以推理正确.第四章部分课后习题参考答案3. 在一阶逻辑中将下面将下面命题符号化,并分别讨论个体域限制为a,b条件时命题的真值:1 对于任意x,均有x2−2=x+√2x−√2.2 存在x,使得x+5=9.其中a个体域为自然数集合.b个体域为实数集合.解：Fx: x2−2=x+√2x−√2.Gx: x+5=9.1在两个个体域中都解释为)∀,在a中为假命题,在b中为真命题;(xxF2在两个个体域中都解释为)(x∃,在ab中均为真命题;xG4. 在一阶逻辑中将下列命题符号化:1 没有不能表示成分数的有理数.2 在北京卖菜的人不全是外地人.解:1Fx: x能表示成分数Hx: x是有理数命题符号化为: ))x∧F⌝∃x⌝(x()(H2Fx: x是北京卖菜的人Hx: x是外地人命题符号化为: ))F⌝∀xx→(x(H)(5. 在一阶逻辑将下列命题符号化:1 火车都比轮船快.3 不存在比所有火车都快的汽车.解:1Fx: x是火车; Gx: x是轮船; Hx,y: x比y快命题符号化为: ))FyxGy∀∀∧x→))((,H)x((y(2 1Fx: x是火车; Gx: x是汽车; Hx,y: x比y快命题符号化为: )))xFxyG∧∀y→⌝∃H)(,(((y()x9.给定解释I如下:a 个体域D为实数集合R.b D中特定元素a ̅=0.c 特定函数f x,y=x−y,x,y D∈.d 特定谓词F̅x,y:x=y,G̅x,y:x<y,x,y D∈.说明下列公式在I下的含义,并指出各公式的真值:答:1 对于任意两个实数x,y,如果x<y, 那么x≠y. 真值1.2 对于任意两个实数x,y,如果x-y=0, 那么x<y. 真值0.10. 给定解释I如下：a 个体域D=NN为自然数集合.b D中特定元素a̅=2.c D上函数f(x,y)=x+y,g̅x,y=xy.d D上谓词F̅x,y:x=y.说明下列各式在I下的含义,并讨论其真值.(1)xFgx,a,x(2)xyFfx,a,y→Ffy,a,x答:1 对于任意自然数x, 都有2x=x, 真值0.2 对于任意两个自然数x,y,使得如果x+2=y, 那么y+2=x. 真值0.11. 判断下列各式的类型:1 F(x,y)→(G(x,y)→F(x,y)).3 xyF(x,y)→x yFx,y.解:1因为1→pq⇔qp为永真式；pp→⌝()(⇔)∨⌝∨所以F(x,y)→(G(x,y)→F(x,y)).为永真式；3取解释I个体域为全体实数Fx,y：x+y=5所以,前件为任意实数x存在实数y使x+y=5,前件真；后件为存在实数x对任意实数y都有x+y=5,后件假,此时为假命题再取解释I个体域为自然数N,Fx,y：:x+y=5所以,前件为任意自然数x存在自然数y使x+y=5,前件假;此时为假命题;此公式为非永真式的可满足式;13. 给定下列各公式一个成真的解释,一个成假的解释;1 x Fx∨G(x))2 xFx∧Gx∧Hx解:1个体域:本班同学Fx：x会吃饭, Gx：x会睡觉.成真解释Fx：x是泰安人,Gx：x是济南人.2成假解释2个体域:泰山学院的学生Fx ：x 出生在山东,Gx:x 出生在北京,Hx:x 出生在江苏,成假解释. Fx ：x 会吃饭,Gx ：x 会睡觉,Hx ：x 会呼吸. 成真解释.第五章部分课后习题参考答案5.给定解释Ｉ如下:a 个体域D={3,4};b )(x f f 为3)4(,4)3(==f f c 1)3,4()4,3(,0)4,4()3,3(),(====F F F F y x F 为. 试求下列公式在Ｉ下的真值. 1),(y x yF x ∃∀3)))(),((),((y f x f F y x F y x →∀∀ 解:1 ))4,()3,((),(x F x F x y x yF x ∨∀⇔∃∀2 )))(),((),((y f x f F y x F y x →∀∀ 12.求下列各式的前束范式;1),()(y x yG x xF ∀→∀5)),()((),(2121211x x G x x H x x F x ⌝∃→→∃ 本题课本上有错误 解:1 ),()(y x yG x xF ∀→∀),()(y t yG x xF ∀→∀⇔)),()((y t G x F y x →∀∃⇔ 5 )),()((),(2121211x x G x x H x x F x ⌝∃→→∃ 15.在自然数推理系统F 中,构造下面推理的证明:(1) 前提: ))())()((()(y R y G y F y x xF →∨∀→∃,)(x xF ∃结论: ∃xRx(2) 前提: ∀xFx →Ga ∧Rx, xFx结论:xFx ∧Rx 证明1①)(x xF ∃ 前提引入 ②Fc ①EI③))())()((()(y R y G y F y x xF →∨∀→∃ 前提引入 ④))())()(((y R y G y F y →∨∀ ①③假言推理 ⑤Fc ∨Gc →Rc ④UI⑥Fc ∨Gc ②附加 ⑦Rc ⑤⑥假言推理 ⑧∃xRx ⑦EG 2①∃xFx 前提引入 ②Fc ①EI③∀xFx →Ga ∧Rx 前提引入 ④Fc →Ga ∧Rc ③UI⑤Ga ∧Rc ②④假言推理 ⑥Rc ⑤化简 ⑦Fc ∧Rc ②⑥合取引入 ⑧∃xFx ∧Rx ⑦EG第六章部分课后习题参考答案5.确定下列命题是否为真： 1∅⊆∅ 真 2∅∈∅ 假 3}{∅⊆∅ 真 4}{∅∈∅ 真 5｛a,b ｝⊆｛a,b,c,｛a,b,c ｝｝ 真 6｛a,b ｝∈｛a,b,c,｛a,b ｝｝ 真 7｛a,b ｝⊆｛a,b,｛｛a,b ｝｝｝ 真 8｛a,b ｝∈｛a,b,｛｛a,b ｝｝｝ 假6．设a,b,c 各不相同,判断下述等式中哪个等式为真: 1｛｛a,b ｝,c,∅｝=｛｛a,b ｝,c ｝ 假2｛a ,b,a ｝=｛a,b ｝ 真 3｛｛a ｝,{b}｝=｛｛a,b ｝｝ 假 4｛∅,｛∅｝,a,b ｝=｛｛∅,｛∅｝｝,a,b ｝ 假 8．求下列集合的幂集：1｛a,b,c ｝ PA={ ∅,{a},{b},{c},{a,b},{a,c},{b,c},{a,b,c}}2｛1,｛2,3｝｝PA={ ∅, {1}, {{2,3}}, {1,{2,3}} }3｛∅｝PA={ ∅, ｛∅｝ }4｛∅,｛∅｝｝PA={ ∅, {1}, {{2,3}}, {1,{2,3}} }14．化简下列集合表达式：1A B B -A B2A B C-B C A解:1A B B -A B=A B B ～A B=A B ～A B B=∅ B=∅2A B C-B C A=A B C ～B C A=A ～B C B C ～B C A=A ～B C ∅ A=A ～B C A=A18．某班有25个学生,其中14人会打篮球,12人会打排球,6人会打篮球和排球,5人会打篮球和网球,还有2人会打这三种球;已知6个会打网球的人都会打篮球或排球;求不会打球的人数;解: 阿A={会打篮球的人},B={会打排球的人},C={会打网球的人}|A|=14, |B|=12, |A B|=6,|A C|=5,| A B C|=2,|C|=6,C⊆A B如图所示;25-5+4+2+3-5-1=25-14-5-1=5不会打球的人共5人21.设集合A＝{{1,2},{2,3},{1,3},{∅}},计算下列表达式：1 A2 A3 A4 A解:1 A={1,2} {2,3} {1,3} {∅}={1,2,3,∅}2 A={1,2} {2,3} {1,3} {∅}=∅3 A=1 2 3 ∅=∅4 A=∅27、设A,B,C是任意集合,证明1A-B-C=A- B⋃C2A-B-C=A-C-B-C证明1 A-B-C=A ～B ～C= A ～B ～C= A ～B⋃C =A- B⋃C2 A-C-B-C=A ～C ～B ～C= A ～C ～B C=A ～C ～B A ～C C= A ～C ～B ∅= A ～B⋃C =A- B⋃C 由1得证;第七章部分课后习题参考答案7.列出集合A={2,3,4}上的恒等关系I A,全域关系E A,小于或等于关系L A,整除关系D A. 解：I={<2,2>,<3,3>,<4,4>}A={<2,2>,<2,3>,<2,4>,<3,4>,<4,4>,<3,2>,<3,3>,<4,2>,<4,3>}EA={<2,2>,<2,3>,<2,4>,<3,3>,<3,4>,<4,4>}LAD={<2,4>}A13.设A={<1,2>,<2,4>,<3,3>}B={<1,3>,<2,4>,<4,2>}求A⋃B,A⋂B, domA, domB, domA⋃B, ranA, ranB, ranA⋂B , fldA-B.解：A⋃B={<1,2>,<2,4>,<3,3>,<1,3>,<4,2>}A⋂B={<2,4>}domA={1,2,3}domB={1,2,4}domA∨B={1,2,3,4}ranA={2,3,4}ranB={2,3,4}ranA⋂B={4}A-B={<1,2>,<3,3>},fldA-B={1,2,3}14.设R={<0,1><0,2>,<0,3>,<1,2>,<1,3>,<2,3>}求R R, R-1, R↑{0,1,}, R{1,2}解：R R={<0,2>,<0,3>,<1,3>}R -1,={<1,0>,<2,0>,<3,0>,<2,1>,<3,1>,<3,2>}R ↑{0,1}={<0,1>,<0,2>,<0,3>,<1,2>,<1,3>}R{1,2}=ranR|{1,2}={2,3}16．设A={a,b,c,d},1R ,2R 为A 上的关系,其中1R ={},,,,,a a a b b d求23122112,,,R R R R R R ;解: R 1 R 2={<a,d>,<a,c>,<a,d>}R 2 R 1={<c,d>}R 12=R 1 R 1={<a,a>,<a,b>,<a,d>}R 22=R 2 R 2={<b,b>,<c,c>,<c,d>}R 23=R 2 R 22={<b,c>,<c,b>,<b,d>}36．设A={1,2,3,4},在A ⨯A 上定义二元关系R,∀<u,v>,<x,y>∈A ⨯A ,〈u,v> R <x,y>⇔u + y = x + v.(1)证明R 是A ⨯A 上的等价关系.2确定由R 引起的对A ⨯A 的划分.1证明：∵<u,v>R<x,y> ⇔u+y=x-y∴<u,v>R<x,y>⇔u-v=x-y∀<u,v>∈A ⨯A∵u-v=u-v∴<u,v>R<u,v>∴R 是自反的任意的<u,v>,<x,y>∈A ×A如果<u,v>R<x,y> ,那么u-v=x-y∴x-y=u-v ∴<x,y>R<u,v>∴R 是对称的任意的<u,v>,<x,y>,<a,b>∈A ×A若<u,v>R<x,y>,<x,y>R<a,b>则u-v=x-y,x-y=a-b∴u-v=a-b ∴<u,v>R<a,b>∴R是传递的∴R是A×A上的等价关系2 ∏={{<1,1>,<2,2>,<3,3>,<4,4>}, {<2,1>,<3,2>,<4,3>}, {<3,1>,<4,2>},{<4,1>}, {<1,2>,<2,3>,<3,4>}, {<1,3>,<2,4>}, {<1,4>} }41.设A={1,2,3,4},R为A⨯A上的二元关系, ∀〈a,b〉,〈c,d〉∈A⨯A ,〈a,b〉R〈c,d〉⇔a + b = c + d(1)证明R为等价关系.(2)求R导出的划分.1证明：∀<a,b〉∈A⨯Aa+b=a+b∴<a,b>R<a,b>∴R是自反的任意的<a,b>,<c,d>∈A×A设<a,b>R<c,d>,则a+b=c+d∴c+d=a+b ∴<c,d>R<a,b>∴R是对称的任意的<a,b>,<c,d>,<x,y>∈A×A若<a,b>R<c,d>,<c,d>R<x,y>则a+b=c+d,c+d=x+y∴a+b=x+y ∴<a,b>R<x,y>∴R是传递的∴R是 A×A上的等价关系2∏={{<1,1>}, {<1,2>,<2,1>}, {<1,3>,<2,2>,<3,1>}, {<1,4>,<4,1>,<2,3>,<3,2>}, {<2,4>,<4,2>,<3,3>}, {<3,4>,<4,3>}, {<4,4>}}43. 对于下列集合与整除关系画出哈斯图:1 {1,2,3,4,6,8,12,24}2 {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}解:1 245.下图是两个偏序集<A,R >的哈斯图.分别写出集合A 和偏序关系R 的集合表达式.a b解: aA={a,b,c,d,e,f,g}R ={<a,b>,<a,c>,<a,d>,<a,e>,<a,f>,<a,g>,<b,d>,<b,e>,<c,f>,<c,g>}A I ⋃ b A={a,b,c,d,e,f,g} R ={<a,b>,<a,c>,<a,d>,<a,e>,<a,f>,<d,f>,<e,f>}A I ⋃46.分别画出下列各偏序集<A,R >的哈斯图,并找出A 的极大元`极小元`最大元和最小元.1A={a,b,c,d,e} R ={<a,d>,<a,c>,<a,b>,<a,e>,<b,e>,<c,e>,<d,e>}⋃I A . 2A={a,b,c,d,e}, R ={<c,d>}⋃IA.解:1 2项目 1 2极大元: e a,b,d,e极小元: a a,b,c,e最大元: e 无最小元: a 无第八章部分课后习题参考答案1．设f :N →N,且f x=12x x x ⎧⎪⎨⎪⎩，若为奇数若为偶数， 求f 0, f {0}, f 1, f {1}, f {0,2,4,6,…},f {4,6,8}, f -1{3,5,7}.解：f 0=0, f {0}={0}, f 1=1, f {1}={1},f {0,2,4,6,…}=N,f {4,6,8}={2,3,4}, f -1 {3,5,7}={6,10,14}.4. 判断下列函数中哪些是满射的哪些是单射的哪些是双射的1 f:N →N, fx=x 2+2 不是满射,不是单射2 f:N →N,fx=xmod 3,x 除以3的余数 不是满射,不是单射3 f:N →N,fx=10x x ⎧⎨⎩，若为奇数，若为偶数不是满射,不是单射 4 f:N →{0,1},fx=01x x ⎧⎨⎩，若为奇数，若为偶数是满射,不是单射 5 f:N-{0}→R,fx=lgx 不是满射,是单射6 f:R →R,fx=x 2-2x-15 不是满射,不是单射5. 设X={a,b,c,d},Y={1,2,3},f={<a,1>,<b,2>,<c,3>,}判断以下命题的真假:1f 是从X 到Y 的二元关系,但不是从X 到Y 的函数; 对2f 是从X 到Y 的函数,但不是满射,也不是单射的; 错3f 是从X 到Y 的满射,但不是单射; 错4f 是从X 到Y 的双射. 错第十章部分课后习题参考答案4．判断下列集合对所给的二元运算是否封闭：（1） 整数集合Z 和普通的减法运算;封闭,不满足交换律和结合律,无零元和单位元（2） 非零整数集合Z ∗和普通的除法运算;不封闭（3） 全体n n ⨯实矩阵集合M n R 和矩阵加法及乘法运算,其中n ≥2;封闭 均满足交换律,结合律,乘法对加法满足分配律；加法单位元是零矩阵,无零元；乘法单位元是单位矩阵,零元是零矩阵；4全体n n ⨯实可逆矩阵集合关于矩阵加法及乘法运算,其中n ≥2;不封闭5正实数集合R +和 ° 运算,其中 ° 运算定义为：a ，b ∈R +，a ° b = ab −a −b不封闭 因为 +∉-=--⨯=R 11111116n ∈Z +,nZ ={nz | z ∈ Z }.nZ 关于普通的加法和乘法运算;封闭,均满足交换律,结合律,乘法对加法满足分配律加法单位元是0,无零元；乘法无单位元1>n ,零元是0；1=n 单位元是17A = {},,,21n a a a n ≥2.° 运算定义如下：a ，b ∈ A ，a ° b = b封闭 不满足交换律,满足结合律,8S = {2x −1|x ∈Z +}关于普通的加法和乘法运算;封闭 均满足交换律,结合律,乘法对加法满足分配律9S = {0,1},S 是关于普通的加法和乘法运算;加法不封闭,乘法封闭；乘法满足交换律,结合律10S = {x | x =2n ,n ∈Z +} ,S 关于普通的加法和乘法运算;加法不封闭,乘法封闭,乘法满足交换律,结合律5．对于上题中封闭的二元运算判断是否适合交换律,结合律,分配律;见上题7．设 为+Z 上的二元运算+∈∀Z y x ,,X Y = min x,y ,即x 和y 之中较小的数.(1)求4 6,7 3;4, 32 在+Z 上是否适合交换律,结合律,和幂等律满足交换律,结合律,和幂等律3求运算的单位元,零元及+Z 中所有可逆元素的逆元;单位元无,零元1, 所有元素无逆元8．Q Q S ⨯= Q 为有理数集,为S 上的二元运算,<a,b>,<x,y > ∈ S 有< a,b ><x,y> = <ax,ay + b>1运算在S 上是否可交换,可结合是否为幂等的不可交换：<x,y><a,b >= <xa,xb +y>≠< a,b ><x,y>可结合：<a,b ><x,y><c,d>=<ax,ay + b><c,d>=<axc,axd +ay+b ><a,b ><x,y><c,d>=<a, b><xc,xd+y>=<axc,axd +y+b ><a,b ><x,y><c,d>=<a,b ><x,y><c,d>不是幂等的2运算是否有单位元,零元 如果有请指出,并求S 中所有可逆元素的逆元;设<a,b>是单位元,<x,y > ∈ S ,<a,b ><x,y>= <x,y><a,b >=<x,y>则<ax,ay+b>=<xa,xb+y>=<x,y>,解的<a,b>=<1,0>,即为单位;设<a,b>是零元,<x,y > ∈ S ,<a,b ><x,y>= <x,y><a,b >=<a,b>则<ax,ay+b>=<xa,xb+y>=<a,b>,无解;即无零元;<x,y > ∈ S,设<a,b>是它的逆元<a,b ><x,y>= <x,y><a,b >=<1,0><ax,ay+b>=<xa,xb+y>=<1,0>a=1/x,b=-y/x所以当x ≠0时,x y x y x -=><-,1,1 10．令S={a,b},S 上有四个运算：,°，和□分别有表确定; a b c d1这4个运算中哪些运算满足交换律,结合律,幂等律a 交换律,结合律,幂等律都满足, 零元为a,没有单位元；b 满足交换律和结合律,不满足幂等律,单位元为a,没有零元c 满足交换律,不满足幂等律,不满足结合律没有单位元, 没有零元d 不满足交换律,满足结合律和幂等律没有单位元, 没有零元(2)求每个运算的单位元,零元以及每一个可逆元素的逆元;见上16．设V=〈 N,+ , 〉,其中+ ,分别代表普通加法与乘法,对下面给定的每个集合确定它是否构成V 的子代数,为什么1S 1={2n | n ∈Z } 是2S 2={2n +1 | n ∈Z } 不是 加法不封闭3S 3 = {-1,0,1} 不是,加法不封闭第十一章部分课后习题参考答案8.设S={0,1,2,3},为模4乘法,即"∀x,y ∈S, xy=xymod 4 问〈S,〉是否构成群为什么解：1 ∀x,y ∈S, xy=xymod 4S ∈,是S 上的代数运算; 2 ∀x,y,z ∈S,设xy=4k+r 30≤≤rx y z =xymod 4z=r z=rzmod 4=4kz+rzmod 4=4k+rzmod 4 =xyzmod 4同理x y z =xyzmod 4所以,x y z = x y z,结合律成立; 3 ∀x ∈S, x 1=1x=x,,所以1是单位元;4,33,1111==-- 0和2没有逆元所以,〈S,〉不构成群9.设Z 为整数集合,在Z 上定义二元运算;如下：" ∀x,y ∈Z,xoy= x+y-2问Z 关于o 运算能否构成群为什么解：1 ∀x,y ∈Z, xoy= x+y-2Z ∈,o 是Z 上的代数运算;2 ∀x,y,z ∈Z,xoy oz =x+y-2oz=x+y-2+z-2=x+y+z-4同理xoyoz= xoyoz,结合律成立;3设e 是单位元,∀x ∈Z, xo e = e ox=x,即x+e -2= e +x-2=x, e=24 ∀x ∈Z , 设x 的逆元是y, xoy= yox=e , 即x+y-2=y+x-2=2,所以,x y x -==-41所以〈Z,o 〉构成群11.设G=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1001,1001,1001,1001,证明G 关于矩阵乘法构成一个群． 解：1 ∀x,y ∈G, 易知xy ∈G,乘法是Z 上的代数运算;2 矩阵乘法满足结合律3设⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1001是单位元,4每个矩阵的逆元都是自己;所以G 关于矩阵乘法构成一个群．14.设G 为群,且存在a∈G,使得G={a k ∣k∈Z}证明：G 是交换群;证明:∀x,y ∈G,设l k a y a x ==,,则所以,G 是交换群17.设G 为群,证明e 为G 中唯一的幂等元;证明:设G e ∈0也是幂等元,则020e e =,即e e e 020=,由消去律知e e =018.设G 为群,a,b,c∈G,证明∣abc∣=∣bca∣=∣cab∣证明：先证设e bca e abc k k =⇔=)()(设,)(e abc k =则e abc abc abc abc =)())()(( ,即 e a bca bca bca bca a =-1)())()((左边同乘1-a ,右边同乘a 得反过来,设,)(e bac k =则.)(e abc k= 由元素阶的定义知,∣abc∣=∣bca∣,同理∣bca∣=∣cab∣19.证明：偶数阶群G 必含2阶元;证明：设群G 不含2阶元,G a ∈∀,当e a =时,a 是一阶元,当e a ≠时,a 至少是3阶元,因为群G 时有限阶的,所以a 是有限阶的,设a 是k 阶的,则1-a 也是k 阶的,所以高于3阶的元成对出现的,G 不含2阶元,G 含唯一的1阶元e ,这与群G 是偶数阶的矛盾;所以,偶数阶群G 必含2阶元20.设G 为非Abel 群,证明G 中存在非单位元a 和b,a≠b,且ab=ba.证明：先证明G 含至少含3阶元;若G 只含1阶元,则G={e},G 为Abel 群矛盾；若G 除了1阶元e 外,其余元a 均为2阶元,则e a =2,a a =-1ba ba b a ab ab ab b b a a G b a ======∈∀------111111)(,)(,,,,所以,与G 为Abel 群矛盾；所以,G 含至少含一个3阶元,设为a ,则≠a 2a ,且22aa a a =;令2a b =的证;21.设G 是M n R 上的加法群,n≥2,判断下述子集是否构成子群;1全体对称矩阵 是子群2全体对角矩阵 是子群3全体行列式大于等于0的矩阵. 不是子群4全体上下三角矩阵; 是子群22.设G 为群,a 是G 中给定元素,a 的正规化子Na 表示G 中与a 可交换的元素构成的集合,即Na={x ∣x ∈G ∧xa=ax}证明Na 构成G 的子群;证明：ea=ae,φ≠∈)(a N ea xy ya x ay x y xa y ax xy a )()()()()()(=====,所以)(a N xy ∈由xa ax =,得111111,------==eax ae x xax x axx x ,即11--=ax a x ,所以)(1a N x ∈- 所以Na 构成G 的子群31.设ϕ1是群G 1到G 2的同态,ϕ2是G 2到G 3的同态,证明ϕ1ϕ 2是G 1到G 3的同态;证明：有已知ϕ1是G 1到G 2的函数,ϕ2是G 2到G 3的函数,则ϕ1·ϕ2是G 1到G 3的函数;所以:ϕ1·ϕ2是G 1到G 3的同态;33.证明循环群一定是阿贝尔群,说明阿贝尔群是否一定为循环群,并证明你的结论; 证明：设G 是循环群,令G=<a>,G y x ∈∀,,令l k a y a x ==,,那么yx a a a a a a xy k l k l l k l k =====++,G 是阿贝尔群克莱因四元群,},,,{c b a e G =是交换群,但不是循环群,因为e 是一阶元,a,b,c 是二阶元;36.设τσ,是5元置换,且⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=3541254321σ,⎪⎪⎭⎫⎝⎛=2154354321τ 1计算τσσσττσστ111,,,,---；2将τσσττσ11,,--表成不交的轮换之积;3将2中的置换表示成对换之积,并说明哪些为奇置换,哪些为偶置换; 解：1 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1235454321τσ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=5213454321στ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-32154543211τ 2 )1425(=τσ )14253(1=-τ )25)(143(1=-τσσ3 )15)(12)(14(=τσ 奇置换,)13)(15)(12)(14(1=-τ 偶置换)25)(13)(14(1=-τσσ 奇置换第十四章部分课后习题参考答案5、设无向图G 有10条边,3度与4度顶点各2个,其余顶点的度数均小于3,问G 至少有多少个顶点在最少顶点的情况下,写出度数列、)()(G G δ、∆;解：由握手定理图G 的度数之和为：20102=⨯3度与4度顶点各2个,这4个顶点的度数之和为14度;其余顶点的度数共有6度;其余顶点的度数均小于3,欲使G 的顶点最少,其余顶点的度数应都取2, 所以,G 至少有7个顶点, 出度数列为3,3,4,4,2,2,2,2)(,4)(==∆G G δ.7、设有向图D 的度数列为2,3,2,3,出度列为1,2,1,1,求D 的入度列,并求)(),(D D δ∆, )(),(D D ++∆δ,)(),(D D --∆δ.解：D 的度数列为2,3,2,3,出度列为1,2,1,1,D 的入度列为1,1,1,2.2)(,3)(==∆D D δ,1)(,2)(==∆++D D δ,1)(,2)(==∆--D D δ8、设无向图中有6条边,3度与5度顶点各1个,其余顶点都是2度点,问该图有多少个顶点解：由握手定理图G 的度数之和为：1262=⨯设2度点x 个,则1221513=+⨯+⨯x ,2=x ,该图有4个顶点.14、下面给出的两个正整数数列中哪个是可图化的对可图化的数列,试给出3种非同构的无向图,其中至少有两个时简单图;1 2,2,3,3,4,4,52 2,2,2,2,3,3,4,4解：1 2+2+3+3+4+4+5=23 是奇数,不可图化；2 2＋2+2+2+3+3+4+4=16, 是偶数,可图化；18、设有3个4阶4条边的无向简单图G 1、G 2、G 3,证明它们至少有两个是同构的;证明：4阶4条边的无向简单图的顶点的最大度数为3,度数之和为8,因而度数列为2,2,2,2；3,2,2,1；3,3,1,1;但3,3,1,1对应的图不是简单图;所以从同构的观点看,4阶4条边的无向简单图只有两个：所以,G 1、G 2、G 3至少有两个是同构的;20、已知n 阶无向简单图G 有m 条边,试求G 的补图G 的边数m '; 解：m n n m --='2)1( 21、无向图G 如下图1求G 的全部点割集与边割集,指出其中的割点和桥；2 求G 的点连通度)(G k 与边连通度)(G λ;解：点割集: {a,b},d边割集{e2,e3},{e3,e4},{e1,e2},{e1,e4}{e1,e3},{e2,e4},{e5})(G k =)(G λ=123、求G 的点连通度)(G k 、边连通度)(G λ与最小度数)(G δ;解：2)(=G k 、3)(=G λ 、4)(=G δ28、设n 阶无向简单图为3-正则图,且边数m 与n 满足2n-3=m 问这样的无向图有几种非同构的情况解：⎩⎨⎧=-=mn m n 3223 得n=6,m=9.31、设图G 和它的部图G 的边数分别为m 和m ,试确定G 的阶数; 解：2)1(+=+n n m m 得2)(811m m n +++-= 45、有向图D 如图1求2v 到5v 长度为1,2,3,4的通路数；2求5v 到5v 长度为1,2,3,4的回路数；3求D 中长度为4的通路数；4求D 中长度小于或等于4的回路数；5写出D 的可达矩阵;解：有向图D 的邻接矩阵为：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=0101000101100000010110000A ,⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=00202200000101020000010102A ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=40000020200020202020002023A 12v 到5v 长度为1,2,3,4的通路数为0,2,0,0；25v 到5v 长度为1,2,3,4的回路数为0,0,4,0；3D 中长度为4的通路数为32；4D 中长度小于或等于4的回路数10；4出D 的可达矩阵⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1111111111111111111111111P 第十六章部分课后习题参考答案1、画出所有5阶和7阶非同构的无向树.2、一棵无向树T 有5片树叶,3个2度分支点,其余的分支点都是3度顶点,问T 有几个顶点 解：设3度分支点x 个,则)135(232315-++⨯=+⨯+⨯x x ,解得3=xT 有11个顶点3、无向树T 有8个树叶,2个3度分支点,其余的分支点都是4度顶点,问T 有几个4度分支点根据T 的度数列,请至少画出4棵非同构的无向树;解：设4度分支点x 个,则)128(243218-++⨯=+⨯+⨯x x ,解得2=x4、棵无向树T 有i n i=2,3,…,k 个i 度分支点,其余顶点都是树叶,问T 应该有几片树叶 解：设树叶x 片,则)1(21-+⨯=⨯+⨯x n x i n i i ,解得2)2(+-=i n i x评论：2,3,4题都是用了两个结论,一是握手定理,二是1-=n m5、nn≥3阶无向树T 的最大度(T)至少为几最多为几解：2,n-16、若nn ≥3阶无向树T 的最大度(T) =2,问T 中最长的路径长度为几解：n-17、证明：nn ≥2 阶无向树不是欧拉图.证明：无向树没有回路,因而不是欧拉图;8、证明：nn ≥2 阶无向树不是哈密顿图.证明：无向树没有回路,因而不是哈密顿图;9、证明：任何无向树T 都是二部图.证明：无向树没有回路,因而不存在技术长度的圈,是二部图;10、什么样的无向树T 既是欧拉图,又是哈密顿图解：一阶无向树14、设e 为无向连通图G 中的一条边, e 在G 的任何生成树中,问e 应有什么性质解：e 是桥15、设e为无向连通图G中的一条边, e不在G的任何生成树中, 问e应有什么性质解：e是环23、已知n阶m条的无向图G是kk≥2棵树组成的森林,证明：m = n-k.；证明：数学归纳法;k=1时, m = n-1,结论成立；时,结论成立,当k=t时,无向图G是t棵树组成的森林,任取两棵树,每棵树任取一个设k=t-1t-11顶点,这两个顶点连线;则所得新图有t-1棵树,所以m = n-k-1.所以原图中m = n-k得证;24、在图所示2图中,实边所示的生成子图T是该图的生成树.1指出T的弦,及每条弦对应的基本回路和对应T的基本回路系统.2 指出T的所有树枝, 及每条树枝对应的基本割集和对应T的基本割集系统.a b图解：aT的弦：c,d,g,hT的基本回路系统: S={{a,c,b},{a,b,f,d},{e,a,b,h},{e,a,b,f,g}}T的所有树枝: e,a,b,fT的基本割集系统: S={{e,g,h},{a,c,d,g,h},{b,c,d,g,h},{f,d,g}}b有关问题仿照给出25、求图所示带权图中的最小生成树.a b图解：注：答案不唯一;37、画一棵权为3,4,5,6,7,8,9的最优2叉树,并计算出它的权.38.下面给出的各符号串集合哪些是前缀码A1={0,10,110,1111} 是前缀码A2={1,01,001,000} 是前缀码A3={1,11,101,001,0011} 不是前缀码A4={b,c,aa,ac,aba,abb,abc} 是前缀码A5={ b,c,a,aa,ac,abc,abb,aba} 不是前缀码41.设7个字母在通信中出现的频率如下:a: 35% b: 20%c: 15% d: 10%e: 10% f: 5%g: 5%用Huffman算法求传输它们的前缀码.要求画出最优树,指出每个字母对应的编码.并指出传输10n n ≥2个按上述频率出现的字母,需要多少个二进制数字.解：a:01 b:10 c:000 d:110 e:001 f:1111 g:1110WT=54+54+103+103+153+202+352=255传输10n n≥2个按上述频率出现的字母,需要25510n-2个二进制数字.。
