HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

Σχετικά έγγραφα
Συναρτήσεις ένα-προς-ένα. HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Συναρτήσεις «επί» Αγγλική ορολογία Η αρχή του περιστερώνα

ιαδικαστικά θέµατα HY118- ιακριτά Μαθηµατικά Συναρτήσεις ένα-προς-ένα Συναρτήσεις «επί» 17 - Η αρχή του περιστερώνα

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

ιαδικαστικά θέµατα HY118- ιακριτά Μαθηµατικά Συνάρτηση: Τυπικός ορισµός Ορολογία 17 - Η αρχή του περιστερώνα

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Συναρτήσεις. Συνάρτηση. Συνάρτηση: Τυπικός ορισµός Συναρτήσεις

Μερικές διατάξεις. HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Μερικές διατάξεις, παράδειγµα. ιαγράµµατα Hasse: Αναπαράσταση σχέσεων µερικής διάταξης

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Παράδειγµα άµεσης απόδειξης. Μέθοδοι αποδείξεως για προτάσεις της µορφής εάν-τότε Αποδείξεις

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Μαθηµατική επαγωγή. 11 Επαγωγή

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη, Σ. Ζάχος,. Σούλιου

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Παράδειγµα. Από τα συµπεράσµατα στις υποθέσεις Αποδείξεις - Θεωρία συνόλων. Από τις υποθέσεις στα συµπεράσµατα...

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

Διακριτά Μαθηματικά Συνδυαστική

Θεώρηµα: Z ( Απόδειξη: Περ. #1: Περ. #2: *1, *2: αποδεικνύονται εύκολα, διερευνώντας τις περιπτώσεις ο k να είναι άρτιος ή περιττός

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

Διακριτά Μαθηματικά. Απαρίθμηση: Εισαγωγικά στοιχεία Αρχή του Περιστεριώνα

Φροντιστήριο #5 Ασκήσεις σε Συναρτήσεις Αρχή του Περιστερώνα 14/4/2016

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Σχέσεις. Σχέσεις ισοδυναµίας. 15 Σχέσεις

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Θεωρία γράφων / γραφήµατα. Τι έχουµε δει µέχρι τώρα. Υπογράφηµα Γράφοι

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

Φροντιστήριο #5 Ασκήσεις σε Συναρτήσεις Αρχή του Περιστερώνα 23/04/2015

Αρχή του Περιστερώνα. ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ΗΥ118: Διακριτά Μαθηματικά - Εαρινό Εξάμηνο 2018 Τελική Εξέταση Ιουνίου Λύσεις

Κεφάλαιο 2. Παραγοντοποίηση σε Ακέραιες Περιοχές

Διακριτά Μαθηματικά. Απαρίθμηση. Βασικές τεχνικές απαρίθμησης Αρχή Περιστεριώνα

Αρχή του Περιστερώνα. ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Διδάσκοντες: Φ. Αφράτη, Δ. Φωτάκης, Δ. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών: Δ. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

P( n, k) P(5,5) 5! 5! 10 q! q!... q! = 3! 2! = 0! 3! 2! = 3! 2!

Αποφασισιµότητα. HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Βασικές µέθοδοι απόδειξης. 07 -Αποδείξεις. ιακριτά Μαθηµατικά, Εαρινό εξάµηνο 2017

Συνδυαστική. Που το πάµε. Πείραµα Συνδυαστική. Το υλικό των. ΗΥ118 ιακριτά Μαθηµατικά, Άνοιξη Πέµπτη, 21/4/2016

Παράδειγμα άμεσης απόδειξης. HY118-Διακριτά Μαθηματικά. Μέθοδοι αποδείξεως για προτάσεις της μορφής εάν-τότε

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Θεωρία Συνόλων. Το δυναµοσύνολο ενός συνόλου. Προηγούµενη φορά. 10 Θεωρία συνόλων. ιακριτά Μαθηµατικά, Εαρινό εξάµηνο 2016

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Νόµοι ισοδυναµίας. Κατηγορηµατικός Λογισµός. ιακριτά Μαθηµατικά, Εαρινό εξάµηνο Παρασκευή, 24/02/2017

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

(1) 98! 25! = 4 100! 23! = 4

Μορφές αποδείξεων Υπάρχουν πολλά είδη αποδείξεων. Εδώ θα δούμε τα πιο κοινά: Εξαντλητική μέθοδος ή μέθοδος επισκόπησης. Οταν το πρόβλημα έχει πεπερασμ

1 Ορισµός ακολουθίας πραγµατικών αριθµών

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

Απαρίθμηση: Εισαγωγικά στοιχεία

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 8

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 9

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

Οι πραγµατικοί αριθµοί

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 9

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Σχέσεις. Κλάσεις ισοδυναµίας. Σχέσεις ισοδυναµίας. 15 -Σχέσεις

( ( )) ( 3 1) 2( 3 1)

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Σχέσεις. Την προηγούµενη φορά. Αντισυµµετρικότητα. 13 Σχέσεις

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» (ε) Κάθε συγκλίνουσα ακολουθία άρρητων αριθµών συγκλίνει σε άρρητο αριθµό.

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Θεωρία Συνόλων. Προηγούµενη φορά. «ανήκει» 10 Θεωρία συνόλων

sup B, τότε υπάρχουν στοιχεία α A και β B µε α < β.

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

Γνωστό: P (M) = 2 M = τρόποι επιλογής υποσυνόλου του M. Π.χ. M = {A, B, C} π. 1. Π.χ.

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

Συνδυαστική Απαρίθµηση Υπολογισµός (µε συνδυαστικά επιχειρήµατα) του πλήθους των διαφορετικών αποτελεσµάτων ενός «πειράµατος». «Πείραµα»: διαδικασία µ

ροµολόγηση πακέτων σε δίκτυα υπολογιστών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-217: Πιθανότητες - Χειµερινό Εξάµηνο 2012 ιδάσκων : Π. Τσακαλίδης. Λύσεις Τρίτης Σειράς Ασκήσεων

Σηµειώσεις στις σειρές

3 Αναδροµή και Επαγωγή

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Διακριτά Μαθηματικά. Ενότητα 3: Απαρίθμηση: Εισαγωγικά στοιχεία Αρχή του Περιστεριώνα

Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές»


2 o Καλοκαιρινό σχολείο Μαθηµατικών Νάουσα 2008

4 Συνέχεια συνάρτησης

(1) 98! 25! = 4 100! 23! = 4

2.3. Ασκήσεις σχ. βιβλίου σελίδας Α ΟΜΑ ΑΣ

Θέµατα και απαντήσεις 1 στα «Σύνολα και Αριθµοί» Εξεταστική Ιανουαρίου 2012 ιδάξας Χ. Κορνάρος.

ιµελής σχέση HY118- ιακριτά Μαθηµατικά n-µελείς σχέσεις Σχέσεις 13 - Σχέσεις

HY118-Διακριτά Μαθηματικά


Επίλυση Προβλημάτων με Χρωματισμό. Αλέξανδρος Γ. Συγκελάκης

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

Παρουσίαση 1 ΙΑΝΥΣΜΑΤΑ

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

11. Η έννοια του διανύσµατος 22. Πρόσθεση & αφαίρεση διανυσµάτων 33. Βαθµωτός πολλαπλασιασµός 44. Συντεταγµένες 55. Εσωτερικό γινόµενο

< 1 για κάθε k N, τότε η σειρά a k συγκλίνει. +, τότε η η σειρά a k αποκλίνει.

Υπερβατικοί Αριθµοί και Θεώρηµα του Liouville

(β) Θεωρούµε µια ακολουθία Nθετικών ακεραίων η οποία περιέχει ακριβώς

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Ορια Συναρτησεων - Ορισµοι

2.6 ΟΡΙΑ ΑΝΟΧΗΣ. πληθυσµού µε πιθανότητα τουλάχιστον ίση µε 100(1 α)%. Το. X ονοµάζεται κάτω όριο ανοχής ενώ το πάνω όριο ανοχής.

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Προτεινοµενες Ασκησεις - Φυλλαδιο 9

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Γιατί πιθανότητες; Γιατί πιθανότητες; Θεωρία πιθανοτήτων. Θεωρία Πιθανοτήτων. ΗΥ118, Διακριτά Μαθηματικά Άνοιξη 2017.

Φροντιστήριο #9 Ασκήσεις σε Γράφους 18/5/2018

11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44.

Transcript:

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά Τρίτη, 12/04/2016 Αντώνης Α. Αργυρός e-mail: argyros@csd.uoc.gr Το υλικό των διαφανειών έχει βασιστεί σε διαφάνειες του Kees van Deemter, από το University of Aberdeen 4/13/2016 1

ιαδικαστικά θέµατα Πρόοδος το ερχόµενο Σάββατο, 16/04/2016, ώρα 11:00-14:00. Προαιρετική αλλά ισχυρά συνιστώµενη! Ύλη: ότι έχουµε κάνει µέχρι την διάλεξη #15 εν επιτρέπονται βιβλία & σηµειώσεις Να έχετε µαζί σας αστυνοµική ταυτότητα ή πάσο, κλπ. Ερχόµενη Πέµπτη: Φροντιστήριο σε συναρτήσεις / αρχή του περιστερώνα Ερχόµενη Παρασκευή:Επαναληπτική διάλεξη: Θα συζητήσουµε απορίες που ενδεχοµένως έχετε στην ύλη της προόδου 4/13/2016 2

Συναρτήσεις ένα-προς-ένα Μία συνάρτηση είναιένα-προς-ένα (1-1), αν και µόνο αν κάθε στοιχείο στο εύρος της σχετίζεται µε ένα µόνο στοιχείο του πεδίου ορισµού της. Τυπικά: δοσµένης f:a B, f, ένα-προς-ένα : ( x,y: x yf(x) f(y)). 4/13/2016 3

Συναρτήσεις «επί» Μία συνάρτηση f:a Bείναι «επί»εάν το εύρος της είναι το ίδιο µε το πεδίο τιµών της ( b B, a A: f(a)=b). 4/13/2016 4

Αγγλική ορολογία 1. injection = 1-προς-1 2. surjection = επί 3. bijection = αµφιµονοσήµαντη 3 = 1&2εποµένως, για να αποδείξουµε ότι µία συνάρτηση είναι αµφιµονοσήµαντη αρκεί να αποδείξουµε ότι είναι 1-1 και επί 4/13/2016 5

Αντίστροφη συνάρτηση Για µία αµφιµονοσήµαντησυνάρτηση f:a B, υπάρχει η αντίστροφητης f 1, f 1 : B A ιαισθητικά, αυτή είναι η συνάρτηση που ακυρώνει ότι κάνει η f Τυπικά, είναι η µοναδική εκείνη συνάρτηση για την οποία 1 f f = I A (θυµηθείτε ότι I A είναι η ταυτοτικήσυνάρτηση στο A) 4/13/2016 6

Μερικές χρήσιµες συναρτήσεις Συχνά χρησιµοποιούµε τις ακόλουθες συναρτήσεις στους πραγµατικούς αριθµούς: Την συνάρτηση floor :R Z, όπου x είναι ο µεγαλύτερος ακέραιος που είναι µικρότερος ή ίσος του x. ηλ., x : max({i Z i x}). Την συνάρτηση ceiling :R Z, όπου x είναι ο µικρότερος ακέραιος που είναι µεγαλύτερος ή ίσος του x. ηλ., x : min({i Z i x}) 4/13/2016 7

Η αρχή του περιστερώνα (!) 4/13/2016 8

Η αρχή του περιστερώνα Pigeonhole principle Dirichlet drawer principle Εάνπερισσότερα από kαντικείµενα τοποθετούνται σε kθέσεις, τότε τουλάχιστον σε µία θέση έχουν τοποθετηθείτουλάχιστον 2 αντικείµενα. Σε σχέση µε την αντίστοιχη συνάρτηση: Εάν f:a Bκαι A B +1, τότε η fδεν µπορεί να είναι 1-1 και εποµένως, περισσότερα από ένα στοιχεία του πεδίου ορισµού έχουν την ίδια εικόνα στο πεδίο τιµών 4/13/2016 9

Παράδειγµα Υπάρχουν 101 δυνατοί βαθµοί (0-100) στην επερχόµενη πρόοδο του ΗΥ118. Ας υποθέσουµε πως την πρόοδο θα τη δώσουν περισσότεροι από 101 φοιτητές. Εποµένως, πριν δω τα γραπτά, µε βάση την αρχή του περιστερώνα, είµαι βέβαιος ότι θα υπάρξουν τουλάχιστον δύο φοιτητές που θα πάρουν ακριβώς τον ίδιο βαθµό! 4/13/2016 10

Γενικευµένηαρχή του περιστερώνα Εάν N αντικείµενα τοποθετούνται σε k θέσεις,τότε υπάρχει µία θέση στην οποία έχουν τοποθετηθεί τουλάχιστον N/k αντικείµενα. 4/13/2016 11

Απόδειξη της γενικευµένης αρχής Εάν Nαντικείµενατοποθετούνται σε kθέσεις,τότε υπάρχει µία θέση στην οποία έχουν τοποθετηθεί τουλάχιστον N/k αντικείµενα. Απόδειξη Ας υποθέσουµε πως κάθε θέση έχει λιγότερα από N/k αντικείµενα. Εποµένως: αριθµός αντικειµένων ανά θέση = Α N/k 1. Τότε ο συνολικός αριθµός αντικειµένων είναι το πολύ N N N ka= k 1 < k + 1 1 = k = N k k k Άρα, ο συνολικός αριθµός αντικειµένων είναι µικρότερος από N, γεγονός που έρχεται σε αντίφαση µε την υπόθεσή µας για N αντικείµενα! 4/13/2016 12

Γενικευµένη αρχή:παράδειγµα οσµένο: Υπάρχουν 258 εγγεγραµµένοι φοιτητές στο ΗΥ118.Χωρίς να ξέρουµε τίποτε για τα γενέθλια του καθενός από εσάς, ποιά είναι η µεγαλύτερη δυνατή τιµή nγια την οποία µπορούµε να ισχυριστούµε µε βεβαιότητα ότι τουλάχιστον n φοιτητές γεννήθηκαν τον ίδιο µήνα; 4/13/2016 13

Γενικευµένη αρχή:παράδειγµα οσµένο: Υπάρχουν 258 εγγεγραµµένοι φοιτητές στο ΗΥ118.Χωρίς να ξέρουµε τίποτε για τα γενέθλια του καθενός από εσάς, ποιά είναι η µεγαλύτερη δυνατή τιµή nγια την οποία µπορούµε να ισχυριστούµε µε βεβαιότητα ότι τουλάχιστον n φοιτητές γεννήθηκαν τον ίδιο µήνα; Απάντηση: 258/12 = 21.5 = 22 4/13/2016 14

Παράδειγµα Υποθέστε ότι µέσα στον Ιούνιο, µία οµάδα θα παίξει τουλάχιστον ένα παιχνίδι την ηµέρα,αλλά συνολικά, το πολύ 45 παιχνίδια. είξτε ότι θα πρέπει να υπάρχει µια ακολουθία από ηµέρες στον Ιούνιο κατά τις οποίες η οµάδα θα παίξει ακριβώς 14 παιχνίδια. 4/13/2016 15

Παράδειγµα Υποθέστε ότι µέσα στον Ιούνιο, µία οµάδα θα παίξει τουλάχιστον ένα παιχνίδι την ηµέρα,αλλά συνολικά, το πολύ 45 παιχνίδια. είξτε ότι θα πρέπει να υπάρχει µια ακολουθία από µέρες στον Ιούνιο κατά τις οποίες η οµάδα θα παίξει ακριβώς 14 παιχνίδια. Απόδειξη: Έστω a j οαριθµόςτωνπαιχνιδιώνπουηοµάδαέχειπαίξειµέχρικαιτηµέρα j του Ιουνίου. Τότε, η a 1,,a 30 Z + είναι µία ακολουθία από 30 διαφορετικούς ακεραίους όπου 1 a j 45. Εποµένως, a 1 +14,,a 30 +14 είναι µία ακολουθία από 30 διαφορετικούς ακεραίουςµε 15 a j +14 59. Άρα, (a 1,,a 30, a 1 +14,,a 30 +14)είναιµίαακολουθία 60ακεραίωναπότοσύνολο {1,..,59}. Απότην αρχήτουπεριστερώνα,δύοαπόαυτούςείναιίσοι,αλλάοι a 1,,a 30 είναι διαφορετικοίµεταξύτουςκαιοι a 1 +14,,a 30 +14είναιδιαφορετικοίµεταξύτους. Εποµένως, ij: a i = a j +14. Εποµένως, ij: a i a j =14, κι εποµένως υπάρχουν όντως ηµέρες i και j τέτοιες ώστε µεταξύ τους να έχουν παιχτεί 14 παιχνίδια. 4/13/2016 16

Κι άλλο παράδειγµα Αποδείξτε ότι εάν πέντε σηµεία επιλεγούν στο εσωτερικό ενός τετραγώνου πλευράς µήκους 1, τότε υπάρχουν δύο σηµεία που απέχουν το πολύ 2 / 2 4/13/2016 17

Κι άλλο παράδειγµα Πρόβληµα: Αποδείξτε ότι εάν πέντε σηµεία επιλεγούν στο εσωτερικό ενός τετραγώνου πλευράς µήκους 1, τότε αναγκαστικά πρέπει να υπάρχουν δύο σηµεία που απέχουν το πολύ 2 / 2 Λύση: Περιστέρια (5): Τα 5 επιλεγµένα σηµεία Περιστερώνες (4):Οι περιοχές 1/2 1/2 που παίρνουµε ενώνοντας τα µέσα των απέναντι πλευρών του τετραγώνου. Η επιλογή ενός σηµείου στο τετράγωνο αντιστοιχεί στην τοποθέτηση ενός περιστεριού σε ένα περιστερώνα. εδοµένου ότι 5 περιστέρια τοποθετούνται σε 4 περιστερώνες, τουλάχιστο ένα ζεύγος περιστεριών θα τοποθετηθεί στον ίδιο περιστερώνα. Γι αυτά τα σηµεία, είναι προφανές ότι η απόστασή τους είναι µικρότερη από το µήκος της διαγωνίου του 1/2 1/2 τετραγώνου (= 2/2). 4/13/2016 18

Κι άλλο παράδειγµα Πρόβληµα: Έστω µια σκακιέρα από την οποία αφαιρούµε το επάνω αριστερά και το κάτω δεξιά τετράγωνό της. Είναι δυνατόν να καλύψουµε το σκάκι µε κοµµάτια ντόµινο, καθένα από τα οποία έχει µέγεθος ακριβώς 2 τετράγωνα της σκακιέρας; (η τοποθέτηση ενός ντόµινο θεωρείται νόµιµη εάν είναι οριζόντια ή κατακόρυφη). Λύση??? 4/13/2016 19

Κι άλλο παράδειγµα Πρόβληµα: Έστω µια σκακιέρα από την οποία αφαιρούµε το επάνω αριστερά και το κάτω δεξιά τετράγωνό της. Είναι δυνατόν να καλύψουµε το σκάκι µε κοµµάτια ντόµινο, καθένα από τα οποία έχει µέγεθος ακριβώς 2 τετράγωνα της σκακιέρας; (η τοποθέτηση ενός ντόµινο θεωρείται νόµιµη εάν είναι οριζόντια ή κατακόρυφη). Λύση Τα τετράγωνα που αφαιρούµε έχουν το ίδιο χρώµα. Αυτό σηµαίνει πως µετά την αφαίρεσή τους, το ένα χρώµα θα έχει δύο τετράγωνα περισσότερα από το άλλο χρώµα Κάθε τοποθέτηση ενός ντόµινο στη σκακιέρα καλύπτει ακριβώς ένα άσπρο και ακριβώς ένα µαύρο τετράγωνο. Εποµένως, από την αρχή του περιστερώνα γνωρίζουµε ότι δεν θα µπορέσουµε τελικά να καλύψουµε όλα τα τετράγωνα. 4/13/2016 20

Αποδεικνύοντας προτάσεις µέσω της αρχής του περιστερώνα Αποφάσισε ποιά είναι τα «περιστέρια» Αποφάσισε ποιοί είναι οι «περιστερώνες» Αποφάσισε τον κανόνα µε τον οποίο τα «περιστέρια» αντιστοιχίζονται στους «περιστερώνες» Εφάρµοσε την αρχή του περιστερώνα προκειµένου να εξακριβωθεί αν µπορεί να εξαχθεί το επιθυµητό συµπέρασµα 4/13/2016 21

Κι άλλο παράδειγµα Έστω ότι σε ένα κουτί υπάρχουν 10 µπλε και 12καφέ κάλτσες. Πόσες είναι οι ελάχιστες που πρέπει να βγάλετε (χωρίς να βλέπετε) για να είστε σίγουροι ότι τελικά θα έχετε τουλάχιστο ένα ζευγάρι κάλτσες του ίδιου χρώµατος; 4/13/2016 22

Κι άλλο παράδειγµα Τρεις! Γιατί;;;; Περιστέρια: Κάλτσες που επιλέγονται. Περιστερώνες: τα δύο διαφορετικά χρώµατα. Ψάχνουµε να βρούµε εκείνο το ελάχιστο πλήθος «περιστεριών» που εάν τοποθετήσουµε στους «περιστερώνες», θα µας οδηγήσει στην τοποθέτηση δύο περιστεριών στον ίδιο περιστερώνα. Από την αρχή του περιστερώνα, αυτό είναι 3 Όντως, αν επιλέξω τρεις κάλτσες, τουλάχιστον οι δύο από αυτές θα είναι αναγκαστικά του ίδιου χρώµατος 4/13/2016 23

Κι άλλο παράδειγµα Ένα µπώλπεριλαµβάνει 10 κόκκινεςκαι 10 κίτρινες µπάλες. Πόσες πρέπει να επιλέξουµε προκειµένου να εξασφαλίσουµε ότι θα έχουµε τρεις του ίδιου χρώµατος; Πόσες µπάλες απαιτούνται αν έχουµε 2 χρώµατα και κάποιος πρέπει να επιλέξει 3 µπάλες ίδιου χρώµατος; Πόσα περιστέρια πρέπει να έρθουν στον περιστερώνα αν πρέπει 3 να µπουν υποχρεωτικά στην ίδια θέση και υπάρχουν 2 θέσεις; Αριθµός θέσεων: k = 2 Θέλουµε N/k = 3 Ποιο είναι το ελάχιστο N? N = 5 24

Μέσα σε έξι αµοιβαίες γνωριµίες, µπορεί κανείς να βρει αναγκαστικά µια υποοµάδα τριών αµοιβαίων φίλων, ή τριών αµοιβαίων εχθρών.

Μέσα σε έξι αµοιβαίες γνωριµίες, µπορεί κανείς να βρει αναγκαστικά µια υποοµάδα τριών αµοιβαίων φίλων, ή τριών αµοιβαίων εχθρών. Φ Φ Φ

Μέσα σε έξι αµοιβαίες γνωριµίες, µπορεί κανείς να βρει αναγκαστικά µια υποοµάδα τριών αµοιβαίων φίλων, ή τριών αµοιβαίων εχθρών. E E E

Μέσα σε έξι αµοιβαίες γνωριµίες, µπορεί κανείς να βρει αναγκαστικά µια υποοµάδα τριών αµοιβαίων φίλων, ή τριών αµοιβαίων εχθρών. Πως θα το αποδεικνύαµε αυτό; Θα µπορούσαµε να απαριθµήσουµε όλες τις σχέσεις γνωριµίας Υπάρχουν 15 ζεύγάρια... Για κάθε ζευγάρι, υπάρχουν δύο ενδεχόµενα, να είναι φίλοι ή εχθροί Άρα, 2 15 δυνατές σχέσεις Αν θέλουµε ένα λεπτό για να αναλύσουµε κάθε σχέση, θα χρειαζόµασταν 546 ώρες...

Ας επιλέξουµε ένα άτοµο: * Έχει 5 γνωριµίες * Αυτές οι 5 πρέπει να είναι είτε µε εχθρούς, είτε µε φίλους Η αρχή του περιστερώνα µας λέει ότι τουλάχιστον τρεις θα πρέπει να είναι ίδιες, δηλαδή είτε τρεις φίλοι είτε τρεις εχθροί

Έστω οι τρεις φίλοι του * *???

Έστω οι τρεις φίλοι του * Είτε τουλάχιστον δύο από τους τρείς είναι φίλοι µεταξύ τους *?? Οπότε έχουµε µια παρέα 3 φίλων

Έστω οι τρεις φίλοι του * Είτε τουλάχιστον δύο από τους τρείς είναι φίλοι µεταξύ τους Είτε κανείς δεν είναι φίλος µε τους υπόλοιπους δύο * Οπότε έχουµε τρεις εχθρούς

Ανάλογα αν θεωρήσουµε ότι και οι τρεις είναι εχθροί του * *???

Κάποιοι ορισµοί Υποθέστε ότι οι a 1,a 2, a n αποτελούν µια ακολουθία διαφορετικών πραγµατικών αριθµών. Μιαυποακολουθίααυτής της ακολουθίαςείναι µια ακολουθία a i1, a i 2,, a i m, όπου 1 i 1 < i 2 <... < i m n Μια ακολουθία λέγεταιαυστηρά αύξουσααν κάθε όρος της είναι αυστηρά µεγαλύτερος από τον προηγούµενο. Μια ακολουθία λέγεταιαυστηρά φθίνουσααν κάθε όρος της είναι αυστηρά µεγαλύτερος από τον επόµενο. Πχ: {1, 5, 6, 2, 3, 9} είναι µια ακολουθία. {5,6,9} είναι µια αυστηρά αύξουσα υπακολουθία

Θεώρηµα Θεώρηµα: Κάθε ακολουθία n 2 +1 διαφορετικών πραγµατικών αριθµών περιλαµβάνει υποακολουθία µήκους τουλάχιστον n+1, η οποία είναι αυστηρά αύξουσα ή φθίνουσα Παράδειγµα: 8, 11, 9, 1, 4, 6, 12, 10, 5, 7 10 = 3 2 +1 όροι, άρα πρέπει να υπάρχει υπακολουθίαµήκους 4 η οποία είναι αυστηρά αύξουσα ή φθίνουσα. Πράγµατι, 1,4,6,12 1,4,6,7 11,9,6,5

Θεώρηµα Έστω a 1, a 2,, a n 2+1ακολουθία n 2 +1 διαφορετικών αριθµών. Σχετίστε κάθε όροτης µε ένα διατεταγµένο ζεύγος (i k,d k ) όπου i k το µήκος της µέγιστης αύξουσας ακολουθίας που ξεκινά από το a k και d k το µήκος της µέγιστης φθίνουσας ακολουθίας που ξεκινά από το a k. Πχ: 8, 11, 9, 1, 4, 6, 12, 10, 5, 7 a 2 = 11, (2,4) a 4 = 1, (4,1) Απόδειξη µε αντίφαση: Ας υποθέσουµε ότι δεν υπάρχει αύξουσα ή φθίνουσα ακολουθία µήκους n+1 ή µεγαλύτερου. Τότε, οι i k και d k είναι θετικοί ακέραιοι n, για k=1 έως το n 2 +1.

Υπάρχουν n 2 δυνατάδιατεταγµένα ζεύγη (i k,d k ). (Γιατί;;;). Από την αρχή του περιστερώνα, εφόσον έχουµε n 2 +1 διατεταγµένα ζεύγη (ένα για κάθε όρο της ακολουθίας) δύο από αυτά θα είναι ακριβώς τα ίδια. Τυπικά, όροι a s και a t της ακολουθίας, µε s<t τέτοιοι ώστε i s = i t και d s = d t. Θα δείξουµε ότι αυτό δεν είναι δυνατόν. Επειδή οι όροι της ακολουθίας είναι διαφορετικοί, είτε a s <a t είτε a s > a t. Αν a s < a t, µια αύξουσα υπακολουθίαµήκους i t +1 (ή µεγαλύτερου) µπορεί να κατασκευαστεί, ξεκινώντας από το a s ακολουθούµενο από αύξουσα υπακολουθίαµήκους i t, ξεκινώντας από το a t. Αλλά είπαµε ότι i s = i t. Αυτό είναι αντίφαση. Όµοια, αν a s > a t, µπορούµε να δείξουµε ότι το d s πρέπει να είναι µεγαλύτερο από το d t, το οποίο είναι επίσης αντίφαση.

Ενδιαφέρουσες παρατηρήσεις Αυτή ήταν µια «δύσκολη» απόδειξη, που µας πήρε λίγη ώρα να διατυπώσουµε και να καταλάβουµε Πόσο χρόνο θα µας έπαιρνε για να λύσουµε αυτό το πρόβληµα δοκιµάζοντας όλα τα δυνατά ενδεχόµενα; Για ακολουθίες µήκους 2: 2 ενδεχόµενα Για ακολουθίες µήκους 5: 120 ενδεχόµενα Για ακολουθίες µήκους 10: 3.628.800 ενδεχόµενα Για ακολουθίες µήκους 17: 3,6 x 10 14 ενδεχόµενα Για ακολουθίες µήκους 26: 4.0 x 10 26 ενδεχόµενα Για ακολουθίες µήκους 37: 1.4 x 10 43 ενδεχόµενα

Ενδιαφέρουσες παρατηρήσεις Ταχύτητα του φωτός: 3,0 x 10 8 m/sec ιάµετρος πρωτονίου: 10-15 m Ας υποθέσουµε ένα υπολογιστή που κάνει µια πράξη στο χρονικό διάστηµα που χρειάζεται το φως για να διανύσει απόσταση ίση µε τη διάµετρο του πρωτονίου. Μιλάµε για ένα υπολογιστή που κάνει 3,0 x 10 23 πράξεις το δευτερόλεπτο Συγκρίνετέ τον µε τους σηµερινούς σειριακούς υπολογιστές που µπορούν να κάνουν 6,0 x 10 11 πράξεις το δευτερόλεπτο

Ενδιαφέρουσες παρατηρήσεις Το Big Bang συνέβειπριν από περίπου 14 δισεκατοµµύρια χρόνια ηλαδή πριν από 4,4 x 10 17 sec Άρα, αν ξεκινάγαµε µε το Bing Bang, θα είχαµε κάνει 1,33 x 10 41 πράξεις σε αυτόν τον υπολογιστή ηλαδή, η εξαντλητική απαρίθµηση δεν θα είχε ολοκληρωθεί και δεν θα είχαµε καταφέρει να αποδείξουµε το θεώρηµα ούτε καν για ακολουθίες 37 διαφορετικών αριθµών Για την ακρίβεια, θα χρειαζόµασταν κάπου 100 φορές την ηλικία του σύµπαντος Η µαθηµατική απόδειξη πήρε πολύ λιγότερο και µας δίνει τη βεβαιότητα για οποιοδήποτε µήκος ακολουθίας

Συνέπειες Συµπίεση χωρίς απώλειες (Lossless compression) Κάθε αλγόριθµος συµπίεσης γενικού σκοπού ο οποίος επιτρέπει πλήρη ανάκτηση της αρχικής πληροφορίας και ο οποίος µειώνει το µέγεθος ενός αρχείου εισόδου, είναι καταδικασµένος να κάνει το µέγεθος κάποιου άλλου αρχείου µεγαλύτερο! ( Αλλιώς, δύο αρχεία θα έπρεπε υποχρεωτικά να συµπιέζονται στο ίδιο, µικρότερο αρχείο, πράγµα που θα σήµαινε ότι δεν θα µπορούσαµε να ανακτήσουµε την αρχική πληροφορία) (Hash functions Τα collisions είναι αναπόφευκτα σε hash tables γιατί ο αριθµός των κλειδιών είναι µεγαλύτερος από τον αριθµό των δεικτών στο hash table. ) 4/13/2016 41