Test GR2: Różnice pomiędzy wersjami

Z Studia Informatyczne
Przejdź do nawigacjiPrzejdź do wyszukiwania
Rogoda (dyskusja | edycje)
m Zastępowanie tekstu – „<math> ” na „<math>”
 
(Nie pokazano 58 wersji utworzonych przez 2 użytkowników)
Linia 1: Linia 1:
{| border="1" cellspacing="0"
{| border="1" cellspacing="0"
! !! Złożoność czasowa !! Złożoność pamięciowa
! <math>\phi</math>!! <math>\psi</math>!! <math>\psi \Rightarrow \phi</math>!! <math>(\phi \Rightarrow (\psi \Rightarrow \phi))</math>!!
|-
! Maszyna dodająca || <math>f(0) = 1</math><br/><math>f(1) = 3</math><br/><math>f(n) = n+3; n\geq2</math> ||  <math>f(0) = 2</math><br/><math>f(1) = 3</math><br/><math>f(n) = n+1; n\geq2</math>
|-
! Maszyna rozpoznająca <math>ww^\leftarrow</math>         || <math>f(n) = 6 + 8 + \ldots + (n+3) + 2 ; n=2k+1</math><br/><math>f(n) = 5 + 7 + \ldots + (n+3) + 1 ; n=2k</math> ||  <math>f(n) = n+1</math>
|}
 
 
{| border="1"
! <math>\Rightarrow</math>!! 0!! 1!! ...!! ...
|-
| Cell1|| Cell2
|}
 
 
{| border="1" cellspacing="0"
! <math>\Rightarrow</math>!! 0!! 1!!
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
|}
 
 
{| border="1" cellspacing="0"
! <math>p</math>!! <math>\neg p</math>
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;||
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;||
|}
 
 
{| border="1" cellspacing="0"
! <math>\wedge</math>!! 0!! 1!!
|-
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;o&nbsp;
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;|| &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|-
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;0&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;|| &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|}
 
{| border="1" cellspacing="0"
! <math>\vee</math>!! 0!! 1!!
|-
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;|| &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|-
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;|| &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|}
|}


=="Naiwna" indukcja==
Zasada indukcji matematycznej jest o prawie trzysta lat starsza
niż teoria mnogości. Pierwszy dowód indukcyjny pojawił się w pracy
<u>'''Francesco Maurolico'''</u> w 1575 roku. W pracy tej autor wykazał, że suma <math>n</math>
pierwszych liczb nieparzystych równa się <math>n^2</math>.
Aby zastosować zasadę indukcji matematycznej należy wykazać dwa
fakty:


* hipoteza jest prawdziwa dla <math>n=1</math>;


* jeśli hipoteza jest prawdziwa dla <math>n</math> to jest również prawdziwa dla <math>n+1</math>.
<center><math>\left| x \right|\ = \left\{ \begin{array}{rll} x & \text{ gdy }, x\geq 0 \\ -x & \text{ w przeciwnym przypadku}.
\end{array}</math></center>


Drugi z powyższych punktów musi być prawdą dla wszystkich <math>n\geq
1</math>. Jeśli oba fakty są prawdą to hipoteza jest prawdziwa dla
wszystkich liczb naturalnych większych od <math>1</math>. Rozumowanie które stoi za tym wnioskiem wygląda następująco:


:1. hipoteza jest prawdziwa dla <math>n=1</math> na podstawie podstawy indukcji,


:2. hipoteza jest prawdziwa dla <math>n=2</math>, ponieważ jest prawdziwa dla '''1''' i po zastosowaniu kroku &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;indukcyjnego również dla '''2''',
<center><math>w_3 &\rightarrow  bv_3v_2w_3v_1v_3v_3v_2\ |\
aw_3v_1v_3v_3v_2\ |\ bv_3v_2v_1v_3v_3v_2 \\
\begin{array}{lll} & & |\ av_1v_3v_3v_2\ |\ bv_3v_3v_2
\end{array}</math></center>


:3. hipoteza jest prawdziwa dla <math>n=3</math>; w poprzednim punkcie pokazaliśmy, że jest prawdziwa dla &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;'''2''' i na podstawie kroku indukcyjnego jest również prawdziwa '''3'''
oraz


:4. i tak dalej.
<center><math>w_3 &\rightarrow  bv_3v_2w_3v_1v_3v_3v_2w_3\ |\
aw_3v_1v_3v_3v_2w_3\ |\ bv_3v_2v_1v_3v_3v_2w_3 \\
\begin{array}{lll} & & |\ av_1v_3v_3v_2w_3\ |\ bv_3v_3v_2w_3
\end{array}</math></center>


Zasadę indukcji matematycznej można porównać do domina. Aby mieć
Ostatecznie, gramatyka w postaci Greibach ma postać:
pewność że przewrócone zostaną wszystkie klocki wystarczy wykazać,
że przewrócony zostanie pierwszy klocek i że każdy klocek pociąga
za sobą następny.


Obrazek 2.1 nieskończone domino ponumerowanych liczbami naturalnymi klocków w trakcie przewracania
<center><math> v_1 &\rightarrow  bv_3v_2w_3v_1v_3\ |\ aw_3v_1v_3\ |\ bv_3v_2v_1v_3\ |\ av_1v_3\ |\ bv_3 \\
v_2 &\rightarrow  bv_3v_2w_3v_1\ |\ aw_3v_1\ |\ bv_3v_2v_1\ |\ av_1\ |\ b \\
v_3 &\rightarrow  bv_3v_2w_3\ |\ aw_3\ |\ bv_3v_2\ |\ a
\\
w_3 &\rightarrow  bv_3v_2w_3v_1v_3v_3v_2\ |\
aw_3v_1v_3v_3v_2\ |\ bv_3v_2v_1v_3v_3v_2 \\
\begin{array}{lll} & & |\ av_1v_3v_3v_2\ |\ bv_3v_3v_2 bv_3v_2w_3v_1v_3v_3v_2w_3 \\
& & |\ aw_3v_1v_3v_3v_2w_3\ |\ bv_3v_2v_1v_3v_3v_2w_3\ \\
& & |\ av_1v_3v_3v_2w_3\ |\ bv_3v_3v_2w_3
\end{array}</math></center>




Dowód indukcyjny przedstawiony przez <u>'''Francesco Maurolico'''</u> pokazuje, że suma pierwszych <math>n</math> liczb nieparzystych jest równa <math>n^2</math>.




* Jeśli <math>n=1</math> to pierwsza liczba nieparzysta <math>1</math> jest równa <math>1^2</math>.


* Jeśli hipoteza jest prawdą dla <math>n</math>, to znaczy że suma pierwszych <math>n</math> liczb nieparzystych równa się <math>n^2</math>. Bardziej formalnie
<center><math>\begin{array} {c|c|c|c|c|} Krok & dodane\quad do\quad S' & okreslenie\quad f' & dodane\quad do\quad T'\\
\hline 0 & \{q_0\} &  & \emptyset\\
\hline 1 & \{q_0,q_3\} & f'(\{q_0\},a)=\{q_0,q_3\} & \emptyset\\
\hline  & \{q_0,q_1\} & f'(\{q_0\},b)=\{q_0,q_1\} & \\
\hline 2 & \{q_0,q_3,q_4\} & f'(\{q_0,q_3\},a)=\{q_0,q_3,q_4\} & \{q_0,q_3,q_4\}\\
\hline  &  & f'(\{q_0,q_3\},b)=\{q_0,q_1\} & \\
\hline  &  & f'(\{q_0,q_1\},a)=\{q_0,q_3\} & \\
\hline  & \{q_0,q_1,q_2\} & f'(\{q_0,q_1\},b)=\{q_0,q_1,q_2\} & \{q_0,q_1,q_2\}\\
\hline 3 &  & f'(\{q_0,q_3,q_4\},a)=\{q_0,q_3,q_4\} & \\
\hline  & \{q_0,q_1,q_4\} & f'(\{q_0,q_3,q_4\},b)=\{q_0,q_1,q_4\} & \{q_0,q_1,q_4\}\\
\hline  & \{q_0,q_2,q_3\} & f'(\{q_0,q_1,q_2\},a)=\{q_0,q_2,q_3\} & \{q_0,q_2,q_3\}\\
\hline  &  & f'(\{q_0,q_1,q_2\},b)=\{q_0,q_1,q_2\} & \\
\hline 4 &  & f'(\{q_0,q_1,q_4\},a)=\{q_0,q_3,q_4\} & \\
\hline  & \{q_0,q_1,q_2,q_4\}, & f'(\{q_0,q_1,q_4\},b)=\{q_0,q_1,q_2,q_4\} & \{q_0,q_1,q_2,q_4\}\\
\hline  & \{q_0,q_2,q_3,q_4\} & f'(\{q_0,q_2,q_3\},a)=\{q_0,q_2,q_3,q_4\} & \{q_0,q_2,q_3,q_4\}\\
\hline  &  & f'(\{q_0,q_2,q_3\},b)=\{q_0,q_1,q_2\} & \\
\hline 5 &  & f'(\{q_0,q_1,q_2,q_4\},a)=\{q_0,q_2,q_3,q_4\} & \\
\hline  &  & f'(\{q_0,q_1,q_2,q_4\},b)=\{q_0,q_1,q_2,q_4\} & \\
\hline  &  & f'(\{q_0,q_2,q_3,q_4\},a)=\{q_0,q_2,q_3,q_4\} & \\
\hline  &  & f'(\{q_0,q_2,q_3,q_4\},b)=\{q_0,q_1,q_2,q_4\} & \\
\hline \end{array} </math></center>




<center><math>
1+3+\dotsb+(2n-1) = n^2.
</math></center>




tak więc suma pierwszych <math>n+1</math> liczb nieparzystych
<center><math>\begin{array} {c|c|c|c|c|} (s_0,\sharp)\mapsto (s_A,\sharp,0) & (s_0,0)\mapsto (r_0,\sharp,1) & (s_0,1)\mapsto (r_1,\sharp,1)\\
<math>1+3+\dotsb+(2n-1)+(2(n+1)-1)</math>, przy użyciu założenia powyżej może być zapisana jako
\hline (r_0,\sharp)\mapsto (s_R,\sharp,0) & (r_0,0)\mapsto (r_0',0,1) & (r_0,1)\mapsto (r_0',1,1)\\
\hline (r_0',\sharp)\mapsto (q_0,\sharp,-1) & (r_0',0)\mapsto (r_0',0,1) & (r_0',1)\mapsto (r_0',1,1)\\
\hline  & (q_0,0)\mapsto (l,\sharp,-1) & (q_0,1)\mapsto (s_R,\sharp,-1)\\
\hline (r_1,\sharp)\mapsto (s_R,\sharp,0) & (r_1,0)\mapsto (r_1',0,1) & (r_1,1)\mapsto (r_1',1,1)\\
\hline (r_1',\sharp)\mapsto (q_1,\sharp,-1) & (r_1',0)\mapsto (r_1',0,1) & (r_1',1)\mapsto (r_1',1,1)\\
\hline  & (q_1,0)\mapsto (s_R,\sharp,0) & (q_1,1)\mapsto (l,\sharp,-1)\\
\hline (l,\sharp)\mapsto (s_0,\sharp,1) & (l,0)\mapsto (l,0,-1) & (l,1)\mapsto (l,1,-1)\\
\hline (s_R,\sharp)\mapsto (s_R,\sharp,0) &  & \\
\hline (s_A,\sharp)\mapsto (s_A,\sharp,0) &  & \\
\hline \end{array} </math></center>




<center><math>
1+3+\dotsb+(2n-1)+(2(n+1)-1) = n^2 +(2(n+1)-1)= n^2+2n+1=
{(n+1)}^2.
</math></center>




Krok indukcyjny został dowiedziony.


{{cwiczenie|2.1||
Wykaż, że suma pierwszych <math>n</math> liczb naturalnych jest równa
<math>\frac{1}{2}n(n+1)</math>.
 
'''Solution.''' Aby udowodnić wzór na sumę <math>n</math> pierwszych liczb naturalnych posłużymy się indukcją.


:* Dla <math>n=1</math> mamy <math>\frac{1}{2}\cdot 1\cdot 2 = 1</math>.


:* Zakładamy, że wzór jest prawdziwy dla <math>n</math>. W związku z tym do sumy
<center><math>\begin{array} {c|c|c|c|c|} (s_0,\sharp)\mapsto (s_R,\sharp,0) & (s_1,\diamondsuit)\mapsto(s1,\diamondsuit,1)\\
\hline (s_0,0)\mapsto(s_1,\clubsuit,1) & (s_1,0) \mapsto(s_2,\diamondsuit,1)\\
\hline  & (s_1,\sharp)\mapsto(s_A,\sharp,0)\\
\hline (s_2,\diamondsuit)\mapsto(s_2,\diamondsuit,1) & (s_3,0)\mapsto(s_2,\diamondsuit,1)\\
\hline (s_2,\sharp)\mapsto(s_4,\sharp,-1) & (s_3,\diamondsuit)\mapsto(s_3,\diamondsuit,1)\\
\hline (s_2,0)\mapsto(s_3,0,1) & (s_3,\sharp)\mapsto(s_R,\sharp,0)\\
\hline (s_4,0)\mapsto(s_4,0,-1) & \\
\hline (s_4,\diamondsuit)\mapsto(s_4,\diamondsuit,-1) & \\
\hline (s_4,\clubsuit)\mapsto(s_2,\clubsuit,1) & \\
\hline (s_A,\sharp)\mapsto(s_A,\sharp,0) & (s_R,\sharp)\mapsto(s_R,\sharp,0)\\
\hline \end{array} </math></center>


<center><math>
1+2+\dotsb+n+(n+1) =
</math></center>


:stosujemy założenie indukcyjne


<center><math>
(1+2+\dotsb+n ) +(n+1) = \frac{1}{2}n(n+1) + (n+1) =
</math></center>


:i po paru prostych przekształceniach otrzymujemy


<center><math>
= \frac{1}{2}n(n+1) +\frac{1}{2}2(n+1) = \frac{1}{2}(n+1)(n+2)
</math></center>


:co dowodzi kroku indukcyjnego.


Na zasadzie indukcji matematycznej dowiedliśmy wzór na sumę <math>n</math>
pierwszych liczb naturalnych.


Koniec ćwiczenia 2.1
<center><math>\begin{array} {c|c|c|c|c|}  & s_0 & s_1 & s_2\\
}}
\hline \tau _{\mathcal{A}}(1) & s_0 & s_1 & s_2\\
 
\hline \tau _{\mathcal{A}}(a) & s_1 & s_2 & s_2\\
{{cwiczenie|2.2||
\hline \tau _{\mathcal{A}}(b) & s_0 & s_0 & s_0\\
Wykaż, że suma kwadratów pierwszych <math>n</math> liczb
\hline \tau _{\mathcal{A}}(a^{2}) & s_2 & s_2 & s_2\\
naturalnych jest równa <math>\frac{1}{6}n(n+1)(2n+1)</math>.  
\hline \tau _{\mathcal{A}}(ab) & s_0 & s_0 & s_2\\
'''Solution.''' Aby wykazać prawdziwość wzoru powyżej postępujemy jak
\hline \tau _{\mathcal{A}}(ba) & s_1 & s_1 & s_1\\
w poprzednim zadaniu.
\hline \tau _{\mathcal{A}}(b^{2}) & s_0 & s_0 & s_0\\
 
\hline \tau _{\mathcal{A}}(aba) & s_1 & s_1 & s_2\\
:* Dla <math>n=1</math> mamy <math>\frac{1}{6}\cdot 1\cdot 2\cdot 3 = 1</math> co dowodzi podstawy indukcji.
\hline ... & ... & ... & ...\\
\hline \end{array} </math></center>


:* Zakładamy że wzór jest prawdziwy dla <math>n</math> to jest, że


<center><math>\begin{array} {c|c|c|c|c|} f & s_0 & s_1 & s_2 & s_3\\
\hline a & s_1 & s_2 & s_0 & s_2\\
\hline b & s_3 & s_2 & s_2 & s_2\\
\hline \end{array} </math></center>


<center><math>
1^2+2^2+\dotsb+n^2 = \frac{1}{6}n(n+1)(2n+1).
</math></center>


{{algorytm|Minimalizuj2 - algorytm minimalizacji automatu
wykorzystujący stabilizujący się ciąg relacji|algorytm minimalizacji automatu wykorzystujący stabilizujący się ciąg relacji|


:Korzystając z tego faktu przekształcamy
  1  Wejście: <math>\mathcal{A}=(S, A, f, s_0, T)</math> - automat taki, że <math>L=L(\mathcal{A})</math>.
  2  Wyjście: automat minimalny <math>\mathcal{A}'=(S',A',f', s_0',
T')</math> dla <math>\mathcal{A}</math>.
  3  <math>\overline{\rho}_1\leftarrow\approx_{\mathcal{A}}</math>;
  4  <math>i \leftarrow 1</math>;
  5  '''repeat'''
  6    <math>\slash \slash</math> oblicz <math>\overline{\rho}_i</math>: <math>s_1
\overline{\rho}_i s_2 \Leftrightarrow (s_1 \overline{\rho}_{i-1}
s_2) \wedge (\forall a \in A\ f(s_1, a) \overline{\rho}_{i-1}
f(s_2,a))</math>;
  7    <math>i \leftarrow i+1</math>;
  8    '''empty'''<math>(\overline{\rho}_i)</math>
  9    '''for''' '''each''' <math>(s_1,s_2)\in S\times S</math> '''do'''
  10      flag<math>\leftarrow</math>'''true''';
  11      '''for''' '''each''' <math>a\in A</math>
  12        '''if''' '''not''' <math>f(s_1, a) \overline{\rho}_{i-1} f(s_2,a)</math> '''then'''
  13          flag<math>\leftarrow</math>'''false''';
  14        '''end''' '''if'''
  15      '''end''' '''for'''
  16      '''if''' flag<nowiki>=</nowiki>'''true''' '''and''' <math>s_1 \overline{\rho}_{i-1} s_2</math> '''then'''
  17        <math>\overline{\rho}_{i} \leftarrow \overline{\rho}_{i} \cup \{(s_1,s_2)\}</math>;
  18      '''end''' '''if'''
  19    '''end''' '''for'''
  20  '''until''' <math>\overline{\rho}_i = \overline{\rho}_{i-1}</math>
  21  <math>S' \leftarrow S \slash \overline{\rho}_i</math>;
  22  '''for''' '''each''' <math>[s]_{\overline{\rho}_i} \in S \slash \overline{\rho}_i</math> '''do'''
  23    '''for''' '''each''' <math>a \in A</math> '''do'''
  24      <math>f'([s]_{\overline{\rho}_i},a) \leftarrow
[f(s,a)]_{\overline{\rho}_i}</math>;
  25    '''end''' '''for'''
  26  '''end''' '''for'''
  27  <math>s_0' \leftarrow [s_0]_{\overline{\rho}_i}</math>;
  28  <math>T' \leftarrow \{[t]_{\overline{\rho}_i}:\ t \in T\}</math>;
  29  '''return''' <math>\mathcal{A}'=(S', A, f', s_0', T')</math>;


<center><math>
1^2+2^2+\dotsb+n^2 + {(n+1)}^2= \frac{1}{6}n(n+1)(2n+1) + {(n+1)}^2 =
</math></center>
:i dalej do
<center><math>
\frac{1}{6}(n+1)\left(n(2n+1)+6(n+1)\right)=\frac{1}{6}(n+1)(2n^2+7n+6)= \frac{1}{6}(n+1)(n+2)(2(n+1)+1)
</math></center>
:co dowodzi kroku indukcyjnego.
Podobnie jak w poprzednim przykładzie zasada indukcji
matematycznej gwarantuje, że wzór jest prawdziwy dla wszystkich
liczb naturalnych.
Koniec ćwiczenia 2.2
}}
}}
{{cwiczenie|2.3||


Wykaż, że dla <math>n\geq 1</math> zachodzi <math>4|3^{2n-1}+1</math>.
 
'''Solution.''' Jak poprzednio stosujemy zasadę indukcji matematycznej.


:* Dla <math>n=1</math> mamy <math>3^{2n-1} + 1 = 3^1 +1 = 4</math> jest podzielne przez '''4'''.


:* Zakładamy że podzielność zachodzi dla <math>n</math>. Pokażemy że <math>3^{2(n+1)-1}+1</math> jest podzielne przez '''4'''. Przekształcamy
{| border=1
|+ <span style="font-variant:small-caps">Uzupelnij tytul</span>
|-
|
||
<math>s_{0} </math>  ||
<math>s_{1} </math> ||
<math>s_{2} </math>  
|-
|


<center><math>  
<math>\tau _{\mathcal{A}}(1) </math>  ||
3^{2(n+1)-1}+1 = 3^{2n-1+2} + 1 = 9\cdot 3^{2n-1} + 1=
<math>s_{0} </math>  ||
</math></center>
<math>s_{1} </math> ||
<math>s_{2} </math>
|-
|
<math>\tau _{\mathcal{A}}(a) </math>  ||
<math>s_{1} </math>  ||
<math>s_{2} </math>  ||
<math>s_{2} </math>
|-
|
<math>\tau _{\mathcal{A}}(b) </math>  ||
<math>s_{0} </math>  ||
<math>s_{0} </math>  ||
<math>s_{0} </math>
|-
|
<math>\tau _{\mathcal{A}}(a^{2}) </math>  ||
<math>s_{2} </math>  ||
<math>s_{2} </math>  ||
<math>s_{2} </math>
|-
|
<math>\tau _{\mathcal{A}}(ab) </math>  ||
<math>s_{0} </math>  ||
<math>s_{0} </math>  ||
<math>s_{2} </math>
|-
|
<math>\tau _{\mathcal{A}}(ba) </math>  ||
<math>s_{1} </math>  ||
<math>s_{1} </math>  ||
<math>s_{1} </math> 
|-
|
<math>\tau _{\mathcal{A}}(b^{2}) </math>  ||
<math>s_{0} </math>  ||
<math>s_{0} </math>  ||
<math>s_{0} </math>
|-
|
<math>\tau _{\mathcal{A}}(aba) </math>  ||
<math>s_{1} </math>  ||
<math>s_{1} </math>  ||
<math>s_{2} </math>  
|-
|
... ||
... ||
... ||
...
|-
|


|}


:wprowadzamy sztuczny czynnik


<math>
\begin{array}{lll}
\text{b) } \lim_{x\rightarrow 2^+} (x-2)e^{\frac{1}{x-2}}&=&\lim_{x\rightarrow
2^+} \frac{e^{\frac{1}{x-2}}}{(x-2)^{-1}}\begin{array} {c}\left[\frac{\infty}{\infty}\right]\\=\\H\end{array}
\lim_{x\rightarrow 2^+}
\frac{-(x-2)^{-2}e^{\frac{1}{x-2}}}{-(x-2)^{-2}}=\\
&=&\lim_{x\rightarrow 2^+} e^{\frac{1}{x-2}}=+\infty;
\end{array}
</math><br>


<center><math>
=9\cdot (3^{2n-1} +1 -1) + 1 = 9\cdot (3^{2n-1} +1 -1) + 1 =
9\cdot (3^{2n-1} +1) -9 + 1 = 9\cdot (3^{2n-1} +1) -8.
</math></center>


:Zarówno <math>(3^{2n+1} +1)</math>&nbsp;(na mocy założenia indukcyjnego) jak i '''8''' są podzielne przez '''4''', a wiec ich różnica również. W ten sposób udowodniliśmy krok indukcyjny.
  alalalalaa


Koniec ćwiczenia 2.3
alala


Często bardzo niepraktyczne jest używanie indukcji w jej
{| border="1" cellspacing="0"
podstawowej formie. Używa się wtedy indukcji, która w pierwszym
! !! Złożoność czasowa !! Złożoność pamięciowa
kroku nie zaczyna się od <math>n=1</math>, ale <math>n=0</math>, <math>n=2</math> lub dowolnej
|-
innej liczby naturalnej. W takim przypadku drugi krok indukcyjny
! Maszyna dodająca || <math>f(0) = 1</math><br/><math>f(1) = 3</math><br/><math>f(n) = n+3; n\geq2</math> ||  <math>f(0) = 2</math><br/><math>f(1) = 3</math><br/><math>f(n) = n+1; n\geq2</math>
nie musi działać dla wszystkich <math>n</math> a wystarczy by działał dla <math>n</math>
|-
większych lub równych od liczby którą wybraliśmy w pierwszym
! Maszyna rozpoznająca <math>ww^\leftarrow</math>        || <math>f(n) = 6 + 8 + \ldots + (n+3) + 2 ; n=2k+1</math><br/><math>f(n) = 5 + 7 + \ldots + (n+3) + 1 ; n=2k</math> ||  <math>f(n) = n+1</math>
kroku. Końcowy dowód indukcyjny pokaże, że dana hipoteza nie jest
|}
prawdziwa dla wszystkich liczb naturalnych, a jedynie dla liczb
większych od tej wybranej na pierwszy krok indukcyjny.


Jako przykład pokażemy, że <math>n!>2^n</math>. Po pierwsze nierówność ta nie
zachodzi dla <math>1,2,3</math>, więc nie można rozpocząć kroku indukcyjnego
od <math>n=1</math>. Indukcja będzie wyglądać następująco.


* Hipoteza jest prawdą dla <math>n=4</math>, ponieważ <math>4!=24>16=2^4</math>.
{| border="1"
! <math>\Rightarrow</math>!! 0!! 1!! ...!! ...
|-
| Cell1|| Cell2
|}


* Jeśli hipoteza jest prawdą dla <math>n</math> i jeśli <math>n\geq 4</math> to


<center><math>  
{| border="1" cellspacing="0"
(n+1)!= n!\cdot (n+1)>2^n\cdot(n+1)>2^{n+1}
! <math>\Rightarrow</math>!! 0!! 1!!
</math></center>
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
|}


:gdzie pierwsza nierówność pochodzi z założenia indukcyjnego, a
druga z faktu, że dowodzimy krok indukcyjny dla liczb większych
niż '''4'''.
}}


{{cwiczenie|2.4||
{| border="1" cellspacing="0"
! <math>p</math>!! <math>\neg p</math>
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;||
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;||
|}


W tym ćwiczeniu dowodzimy wariant nierówności Bernoulliego. Dla dowolnego <math>x</math> takiego, że <math>x> -1</math> i <math>x\neq 0</math> i dla dowolnego <math>n\geq 2</math> zachodzi <math>{(1+x)}^n> 1+nx</math>.


'''Solution.''' Rozwiązanie:
{| border="1" cellspacing="0"
! <math>\wedge</math>!! 0!! 1!!
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
|}


:* Nierówność ostra nie jest prawdą dla <math>n=0</math>, ani dla <math>n=1</math>. Krok indukcyjny zaczniemy od '''2'''. Wtedy
{| border="1" cellspacing="0"
<math>{(1+x)}^2=1+2x+x^2>1+2x</math>, gdzie ostatnia nierówność bierze się z faktu, że <math>x\neq 0</math>.
! <math>\vee</math>!! 0!! 1!!
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;
|}


:* Zakładamy teraz, że nierówność jest prawdziwa dla <math>n</math>, czyli, że dla dowolnego <math>x</math> takiego, że <math>0\neq x> -1</math> mamy
{| border="1"
! <math>\text{p}</math>!! <math>\text{q}</math>!! <math>\text{p} \wedge \text{q}</math>!! <math>\neg( p \wedge q)</math>!! <math>\neg p</math>!! <math>\neg q</math>!! <math>\neg p \vee \neg q</math>
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| 0|| 1|| 1|| 1|| 1
|-
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;|| 0|| 1|| 1|| 0|| 1
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| 0|| 1|| 0|| 1|| 1
|-
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;|| 1|| 0|| 0|| 0|| 0
|}




<center><math>  
{| border="1"
{(1+x)}^n> 1+nx.
! <math>\text{p}</math>!! <math>\text{q}</math>!! <math>\text{r}</math>!!<math>(\text{p} \wedge \text{q})</math>!! <math>( p \wedge r)</math>!! <math>( q \wedge \neg r)</math>!! <math>(p \wedge r) \vee (q \wedge \neg r)</math>!! <math>(p \wedge q) \Rightarrow ((p \wedge r) \vee (q \wedge \neg r))</math>
</math></center>
|-
| 0|| 0|| 0|| 0|| 0|| 0|| 0|| 1
|-
| 0|| 0|| 1|| 0|| 0|| 0|| 0|| 1
|-
| 0|| 1|| 0|| 0|| 0|| 1|| 1|| 1
|-
| 0|| 1|| 1|| 0|| 0|| 0|| 0|| 1
|-
| 1|| 0|| 0|| 0|| 0|| 0|| 0|| 1
|-
| 1|| 0|| 1|| 0|| 1|| 0|| 1|| 1
|-
| 1|| 1|| 0|| 1|| 0|| 1|| 1|| 1
|-
| 1|| 1|| 1|| 1|| 1|| 0|| 1|| 1
|}




:Przekształcając nierówność dla <math>n+1</math> otrzymujemy
{| border="1"
! Numer<br/>funkcji!! <math>p=0</math><br/><math>q=0</math>!! <math>p=0</math><br/><math>{q=1}</math>!!<math>p=1</math><br/><math>q=0</math>!! <math>p=1</math><br/><math>{q=1}</math>!! &nbsp;!! &nbsp;
|-
| 0|| 0|| 0|| 0|| 0|| &nbsp;|| <math>F</math>
|-
| 1|| 0|| 0|| 0|| 1|| &nbsp;|| <math>\wedge</math>
|-
| 2|| 0|| 0|| 1|| 0|| &nbsp;|| <math>\neg (p \Rightarrow q)</math>
|-
| 3|| 0|| 0|| 1|| 1|| &nbsp;|| <math>\text{p}</math>
|-
| 4|| 0|| 1|| 0|| 0|| &nbsp;|| <math>\neg (q \Rightarrow p)</math>
|-
| 5|| 0|| 1|| 0|| 1|| &nbsp;|| <math>\text{q}</math>
|-
| 6|| 0|| 1|| 1|| 0|| &nbsp;|| <math>XOR</math>
|-
| 7|| 0|| 1|| 1|| 1|| &nbsp;|| <math>\vee</math>
|-
| 8|| 1|| 0|| 0|| 0|| &nbsp;|| <math>NOR</math>
|-
| 9|| 1|| 0|| 0|| 1|| &nbsp;|| <math>\Leftrightarrow</math>
|-
| 10|| 1|| 0|| 1|| 0|| &nbsp;|| <math>\neg q</math>
|-
| 11|| 1|| 0|| 1|| 1|| &nbsp;|| <math>q \Rightarrow p</math>
|-
| 12|| 1|| 1|| 0|| 0|| &nbsp;|| <math>\neg p</math>
|-
| 13|| 1|| 1|| 0|| 1|| &nbsp;|| <math>p \Rightarrow q</math>
|-
| 14|| 1|| 1|| 1|| 0|| &nbsp;|| <math>NAND</math>
|-
| 15|| 1|| 1|| 1|| 1|| &nbsp;|| <math>T</math>
|}




<center><math>  
{| border="1"
{(1+x)}^{(n+1)}={(1+x)}^n(1+x)>(1+nx)(1+x)=1+(n+1)x +x^2\geq
! <math>\text{p}</math>!! <math>\text{q}</math>!! <math>\text{r}</math>!!<math>(p \leftrightarrow q)</math>!! <math>(p \leftrightarrow q) \leftrightarrow r</math>!! <math>(q \leftrightarrow r)</math>!! <math>p \leftrightarrow (q \leftrightarrow r)</math>
1+(n+1)x,
|-
</math></center>
| 0|| 0|| 0|| 1|| 0|| 1|| 0
|-
| 0|| 0|| 1|| 1|| 1|| 0|| 1
|-
| 0|| 1|| 0|| 0|| 1|| 0|| 1
|-
| 0|| 1|| 1|| 0|| 0|| 1|| 0
|-
| 1|| 0|| 0|| 0|| 1|| 1|| 1
|-
| 1|| 0|| 1|| 0|| 0|| 0|| 0
|-
| 1|| 1|| 0|| 1|| 0|| 0|| 0
|-
| 1|| 1|| 1|| 1|| 1|| 1|| 1
|}




:gdzie otrzymujemy ostrą nierówność dzięki założeniu indukcyjnemu i faktowi, że <math>x\neq -1</math>. W ten sposób krok indukcyjny został udowodniony.
{| border="1"
 
! <math>\text{p}</math>!! <math>\text{q}</math>!! <math>\text{r}</math>!!<math>\circ (p, q, r)</math>
Koniec ćwiczenia 2.4
|-
}}
| 0|| 0|| 0|| 0
|-
| 0|| 0|| 1|| 1
|-
| 0|| 1|| 0|| 1
|-
| 0|| 1|| 1|| 0
|-
| 1|| 0|| 0|| 1
|-
| 1|| 0|| 1|| 0
|-
| 1|| 1|| 0|| 0
|-
| 1|| 1|| 1|| 1
|}


{{cwiczenie|2.5||


Liczby Fibonacciego zdefiniowane są następująco
{| border="1"
! <math>\text{p}</math>!! <math>\text{q}</math>!! <math>\text{r}</math>!!<math>f_{p \rightarrow _(q \rightarrow r)}</math>
|-
| 0|| 0|| 0|| 1
|-
| 0|| 0|| 1|| 1
|-
| 0|| 1|| 0|| 1
|-
| 0|| 1|| 1|| 1
|-
| 1|| 0|| 0|| 1
|-
| 1|| 0|| 1|| 1
|-
| 1|| 1|| 0|| 0
|-
| 1|| 1|| 1|| 1
|}




<center><math>
{| border="1" cellspacing="0"
f_1=1, f_2=1 </math>  oraz  <math>  f_i=f_{i-2}+f_{i-1}  </math>  dla  <math>  i>3.</math></center>
! <math>\Rightarrow</math>!! 0!! 1!! 2!!
 
|-
 
| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;2&nbsp;|| &nbsp;2&nbsp;|| &nbsp;2&nbsp;
Udowodnij, że dla dowolnego <math>n\geq 2</math> liczby <math>f_n</math> i <math>f_{n-1}</math> są względnie pierwsze. 
|-
 
| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;2&nbsp;|| &nbsp;2&nbsp;
|-
'''Solution.''' Dowód przez indukcję matematyczną
| &nbsp;2&nbsp;|| &nbsp;0&nbsp;|| &nbsp;1&nbsp;|| &nbsp;2&nbsp;
 
|}
:* Twierdzenie jest prawdą dla <math>n=2</math> ponieważ <math>f_2</math> i <math>f_1</math> są względnie pierwsze.
 
:* Zakładamy że twierdzenie jest prawdą dla <math>n</math>. Rozpatrzmy wspólny dzielnik liczb <math>f_{n+1}</math> i <math>f_n</math> i oznaczmy go przez <math>k</math>. Jeśli <math>k</math> dzieli <math>f_{n+1}</math> i równocześnie <math>f_n</math> to <math>k | f_{n+1}-f_n</math>. Korzystając z definicji liczb Fibbonaciego otrzymujemy <math>f_{n+1}-f_n=f_n+f_{n-1}-f_n=f_{n-1}</math>. W związku z czym <math>k</math> jest wspólnym dzielnikiem liczb <math>f_n</math> i <math>f_{n-1}</math>, więc na mocy założenia indukcyjnego mówiącego, że liczby te są względnie pierwsze, jest równy '''1'''. Pokazaliśmy, że każdy wspólny dzielnik <math>f_{n+1}</math> i <math>f_n</math> jest równy '''1''', a więc liczby te są względnie pierwsze. Krok indukcyjny został pokazany.
 
Koniec ćwiczenia 2.5
}}
 
Kolejnym uogólnieniem zasady indukcji matematycznej jest indukcja,
w której w drugi kroku indukcyjnym zakładamy, że hipoteza jest
prawdą dla wszystkich liczb mniejszych niż <math>n</math> i dowodzimy, że jest również prawdziwa dla <math>n+1</math>.
 
Jako przykład udowodnimy, że każda liczba naturalna większa niż
<math>2</math> jest produktem jednej, lub więcej liczb pierwszych.
 
* Hipoteza jest prawdą dla <math>n=2</math> ponieważ '''2''' jest liczbą pierwszą.
 
* Zakładamy że hipoteza jest prawdziwa dla liczb od '''2''' do <math>n</math>. Weźmy liczbę <math>n+1</math>, jeśli <math>n+1</math> jest liczbą pierwszą, to hipoteza jest udowodniona. Jeśli <math>n+1</math> nie jest liczbą pierwszą, to <math>n+1=k\cdot l</math> gdzie <math>2\leq k,l\leq n</math>. Założenie indukcyjne gwarantuje, że
 
 
<center><math>
k=p_1\cdot p_2\cdot\dotsb\cdot p_i </math>  i  <math> l=q_1\cdot
q_2\cdot\dotsb\cdot q_j
</math></center>
 
 
:gdzie <math>p_1,\dotsc,p_i,q_1,\dotsc,q_j</math> są liczbami pierwszymi. W związku z tym
 
 
<center><math>
n+1=p_1\cdot p_2\cdot\dotsb\cdot p_i\cdot q_1\cdot
q_2\cdot\dotsb\cdot q_j
</math></center>
 
 
:i krok indukcyjny jest udowodniony.
 
{{cwiczenie|2.6||
Udowodnij, że każda liczba naturalna większa niż
'''1''' może być przedstawiona jako suma liczb Fibonacciego tak, że
żadna liczba nie występuje w tej sumie więcej niż raz. 
'''Solution.''' Przedstawimy dowód przez indukcję.
 
:* Dla <math>n=1</math> mamy <math>f_2=1</math>.
 
:* Zakładamy że każda liczba mniejsza lub równa <math>n</math> może być przedstawiona w sposób opisany powyżej. Jeśli liczba <math>n+1</math> jest liczbą Fibonacciego to krok indukcyjny jest już dowiedziony, jeśli nie to znajdujemy największą liczbę Fibonacciego mniejszą od <math>n+1</math> - oznaczmy tą liczbę <math>f_k</math>. Liczba <math>n+1-f_k</math> jest mniejsza niż <math>n</math> więc, na mocy założenia indukcyjnego, posiada reprezentację jako suma liczb Fibonacciego
 
 
<center><math>
n+1-f_k=f_{l_0}+\dotsb+f_{l_i}
</math></center>
 
 
:tak, że każda z liczb w tej reprezentacji występuje co najwyżej raz. Oczywiście
 
 
<center><math>
n+1 = f_k+f_{l_0}+\dotsb+f_{l_i}
</math></center>
 
 
:i pozostaje wykazać, że <math>f_k</math> nie występuje pośród liczb <math>f_{l_0},\dotsc,f_{l_i}</math>. Skoro <math>f_k</math> było największą liczbą Fibonacciego mniejszą niż <math>n+1</math> to <math>f_{k+1}>n+1</math> a więc <math>f_{k-1}=f_{k+1}-f_k>n+1-f_k</math>. W związku z tym liczby <math>f_{l_0},\dotsc,f_{l_i}</math> są silnie mniejsze niż <math>f_{k-1}</math> i żadna z nich nie może być równa <math>f_k</math>. W ten sposób krok indukcyjny został dowiedziony.
 
Koniec ćwiczenia 2.6
}}
{{cwiczenie|2.7||
Znajdź błąd w poniższym dowodzie indukcyjnym. Dowodzimy
indukcyjnie twierdzenia, że wszystkie liczby są parzyste.
 
* Twierdzenie jest prawdą dla <math>n=0</math> ponieważ <math>0</math> jest liczbą parzystą.
 
* Zakładamy, że twierdzenie jest prawdą dla wszystkich liczb mniejszych lub równych <math>n</math>. Liczba <math>n+1</math> jest niewątpliwie sumą dwóch liczb silnie mniejszych od siebie <math>n+1=k+l</math>. Liczby <math>k</math> i <math>l</math>, na podstawie założenia indukcyjnego, są parzyste, zatem ich suma równa <math>n+1</math> jest parzysta. Krok indukcyjny został dowiedziony.
 
Na zasadzie indukcji matematycznej wszystkie liczby są parzyste.
 
'''Solution.''' Dowód indukcyjny jest niepoprawny. Krok indukcyjny nie działa dla wszystkich <math>n</math> większych lub równych od '''0''' - które jest podstawą indukcji. Jeśli <math>n=0</math>, to <math>n+1=1</math> i nie jesteśmy w stanie rozbić liczby '''1''' na sumę dwóch liczb istotnie mniejszych od niej samej.
 
Koniec ćwiczenia 2.7
}}
 
{{cwiczenie|2.8||
W trójwymiarowej przestrzeni znajduje się <math>n</math> punktów. Ilość
punktów w rzutowaniu na płaszczyznę <math>O_x, O_y</math> oznaczamy przez
<math>n_{xy}</math>. Podobnie ilość punktów w rzutowaniu na <math>O_x, O_z</math> przez
<math>n_{xz}</math> i ilość punktów w rzutowaniu na <math>O_y, O_z</math> przez
<math>n_{yz}</math>. Wykaż, że dla dowolnego rozkładu punktów w przestrzeni
zachodzi nierówność
 
<center><math>
n^2\leq n_{xy}n_{xz}n_{yz}.
</math></center>
 
'''Hint 1.''' Użyj nierówności pomiędzy średnią geometryczną, a średnią arytmetyczną
 
 
<center><math>
\frac{1}{2}(a+b)\geq \sqrt{ab}.
</math></center>
 
 
'''Hint 2.''' Podziel punkty na dwie grupy płaszczyzną równoległą do
którejś z płaszczyzn<br/> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<math>O_x, O_y</math>, <math>O_x, O_z</math> lub <math>O_y, O_z</math>.
'''Solution.''' Dowiedziemy nierówność przy użyciu indukcji.
 
:* Jeśli <math>n=1</math> to <math>n_{xy}=n_{xz}=n_{yz}=1</math> i nierówność jest prawdziwa.
 
:* Zakładamy, że nierówność jest prawdziwa dla wszystkich liczb naturalnych&nbsp;(dla dowolnego układu punktów) mniejszych niż <math>n+1</math>. Rozpoczynamy z dowolnym układem <math>n+1</math> punktów w przestrzeni. Ponieważ <math>n+1>1</math> wiemy, że istnieje płaszczyzna równoległa do którejś z płaszczyzn <math>O_x, O_y</math>, <math>O_x, O_z</math> lub <math>O_y, O_z</math> i dzieląca <math>n+1</math> punktów na dwie niepuste części posiadające odpowiednio <math>n'</math> i <math>n''</math> punktów. Ponieważ nasz układ jest bardzo symetryczny możemy założyć że nasza płaszczyzna jest równoległa do płaszczyzny <math>O_x, O_y</math>. Stosując założenie indukcyjne do każdej z części otrzymujemy
 
 
<center><math>
{n'}^2\leq  n'_{xy}n'_{xz}n'_{yz}
</math></center>
 
 
:oraz
 
 
<center><math>
{n''}^2\leq  n''_{xy}n''_{xz}n''_{yz}.
</math></center>
 
 
:Co więcej, pomiędzy projekcjami zachodzą następujące zależności


<math>\hat{\sigma}(f(t_0,..,t_n))= I(f)(\hat{\sigma}(t_0),..,\hat{\sigma}(t_n))</math>


<center><math>
n'_{xz}+n''_{xz}=n_{xz} </math>  oraz  <math>  n'_{yz}+n''_{yz}=n_{yz}.
</math></center>




:Dla płaszczyzny <math>O_x, O_y</math> nie posiadamy podziału na część punktów należących do <math>n'</math> i <math>n''</math> i możemy jedynie wnioskować, że
<center><math>X^*= \{1\}\cup X\cup X^2\cup ...\cup X^n \cup \ldots = \bigcup_{i=0}^\infty X^i</math></center>




<center><math>
n'_{xy}\leq n_{xy} </math>  oraz  <math>  n''_{xy}\leq n_{xy}.
</math></center>




:Zaczynamy przekształcenia mające udowodnić pożądaną nierówność


-----------------------------------------------------------


<center><math>
\beginsplit
n^2& ={(n'+n'')}^2={(n')}^2+2n'n'' + {(n'')}^2\leq {(n')}^2+2\sqrt{{(n')}^2}\sqrt{{(n'')}^2} + {(n'')}^2\leq \\
& \leq n'_{xy}n'_{xz}n'_{yz} +2\sqrt{n'_{xy}n'_{xz}n'_{yz}}\sqrt{n''_{xy}n''_{xz}n''_{yz}}+n''_{xy}n''_{xz}n''_{yz} \leq\\
& \leq n_{xy}n'_{xz}n'_{yz} +2\sqrt{n_{xy}n'_{xz}n'_{yz}n_{xy}n''_{xz}n''_{yz}}+n_{xy}n''_{xz}n''_{yz} \leq \\
& \leq n_{xy}\left(n'_{xz}n'_{yz}
+2\sqrt{n'_{xz}n'_{yz}n''_{xz}n''_{yz}}+n''_{xz}n''_{yz}
\right)\endsplit
</math></center>




:używając założenia indukcyjnego i nierówności pomiędzy projekcjami na płaszczyznę <math>O_x, O_y</math>. Kontynuujemy używając nierówności pomiędzy średnią algebraiczną i geometryczną


Nagroda Goedla<br>[[Nagroda Goedla|Zobacz Nagroda Goedla]]]]


<center><math>
Nagroda Turinga<br>[[Nagroda Turinga|Zobacz Nagroda Turinga]]
\beginsplit
n^2 & \leq n_{xy}\left(n'_{xz}n'_{yz} +2\sqrt{n'_{xz}n''_{xz}n'_{yz}n''_{yz}}+n''_{xz}n''_{yz}\right) \leq \\
& \leq n_{xy}\left(n'_{xz}n'_{yz} +2\frac{1}{2}(n'_{xz}n''_{xz} +n'_{yz}n''_{yz})+n''_{xz}n''_{yz}\right) = \\
& = n_{xy}\left(n'_{xz}n'_{yz} +n'_{xz}n''_{xz}
+n'_{yz}n''_{yz}+n''_{xz}n''_{yz}\right) = n_{xy}(n'_{xz} +
n''_{xz})(n'_{yz}+n''_{yz})
\endsplit
</math></center>


Nagroda Knutha<br>[[Nagroda Knutha|Zobacz Nagroda Knutha]]


:W ostatnim kroku wystarczy wykorzystać zależności pomiędzy projekcjami na pozostałe dwie współrzędne i


 
<center><math>g(C)=\begin{cases} C\cup \{f(C')\} C \end{cases}  
<center><math>  
n^2\leq n_{xy}(n'_{xz} + n''_{xz})(n'_{yz}+n''_{yz})=
n_{xy}n_{xz}n_{yz}.
</math></center>
</math></center>




:Krok indukcyjny został dowiedziony.
<math>g(C)=\left\{\begin{align} C\cup \{f(C')\}\\C\end{align} \right</math>


Na podstawie zasady indukcji matematycznej twierdzenie jest
<math>c\forall d\; c\in C \land d\in C \land c\sqsubseteq d\implies c\sqsubseteq' d,
prawdziwe.
(C,\sqsubseteq) \preccurlyeq (C',\sqsubseteq') \iff C\subset C' \land \left\{\begin{align} \forall c \forall d\; &(c\in C\land d\in C) \implies (c\sqsubseteq d \iff c\sqsubseteq' d) \text{ oraz }\\
\forall c \forall d\; &(c\in C\land d\in C'\setminus C) \implies c\sqsubseteq' d \end{align} \right</math>


Koniec ćwiczenia 2.8
}}
Obrazek 2.2 Obrazek do powyższego ćwiczenia według załączonego skanu
Zasada indukcji matematycznej jest bardzo potężnym narzędziem.
Intuicyjnie wydaje się jasne, że dowody przeprowadzone przy jej
pomocy są poprawne. Niemniej jednak, żeby uzasadnić poprawność
samej zasady należy sięgnąć do teorii mnogości i definicji zbioru
liczb naturalnych. Wiemy już, że "naiwna teoria mnogości" nie daje
nam poprawnych zbiorów na których można oprzeć ścisłe rozumowanie.
W dalszej części wykładu wyprowadzimy zasadę indukcji
matematycznej w oparciu o aksjomaty i aksjomatycznie zdefiniowany
zbiór liczb naturalnych. Takie podejście gwarantuje nam poprawność
rozumowania -- podejście naiwne zapewnia intuicje niezbędne do
budowania poprawnych teorii.
=="Naiwne" dowody niewprost==


Częstą metodą dowodzenia twierdzeń matematycznych jest dowodzenie
<math>h(0, a) = f(a)</math> dla każdego <math>a \in A \\h(n', a) = g(h(n, a), n, a)</math> dla każdego <math>a \in A</math> i <math>n \in \mathbb{N}</math>
niewprost. Dowód niewprost polega na założeniu zaprzeczenia
twierdzenia, które chcemy udowodnić i doprowadzeniu do
sprzeczności. Wykazujemy, że jeśli twierdzenie nasze jest
nieprawdziwe, jesteśmy w stanie udowodnić jakąś tezę, która jest w
sposób oczywisty fałszywa.


Jednym z najbardziej znanych dowodów niewprost jest dowód
istnienia nieskończenie wielu liczb pierwszych. Dowód ten został
zaproponowany przez <u>'''Euclid of Alexandria'''</u> a my prezentujemy go w wersji podanej
przez Ernst'a Kummera.


{{twierdzenie|[Istnieje nieskończenie wiele liczb pierwszych]||
<math>e(0, a) = f(a)</math> dla każdego <math>a \in A \\ e(g(n, a), n, a)</math> dla każdego <math>a \in A</math> i <math>n \in m</math>
 
}}
 
{{dowod|||
 
Załóżmy że istnieje jedynie skończenie wiele liczb pierwszych
<math>p_0,\dotsc,p_n</math>. Zdefiniujmy liczbę
 
<center><math>  
k = p_0\cdot p_1\cdot\dotsb\cdot p_n
</math></center>
 
i rozważmy <math>k+1</math>. Liczba <math>k+1</math> posiada dzielnik pierwszy, a
ponieważ jedynymi pierwszymi liczbami są liczby <math>p_0,\dotsc,p_n</math>
wnioskujemy, że <math>p_i</math> dzieli <math>k+1</math> dla pewnego <math>i</math>. Liczba <math>p_i</math>
dzieli również <math>k</math>, a więc <math>p_i</math> dzieli <math>(k+1)-k=1</math> co jest
sprzecznością.
}}
 
{{cwiczenie|3.1||
Wykaż, że nie istnieje największa liczba naturalna.
 
'''Solution.''' Załóżmy, niewprost, że istnieje największa liczba
naturalna i oznaczmy ją przez <math>n</math>. Niewątpliwie <math>n+1</math> jest liczbą
naturalną większą od <math>n</math>, co jest sprzecznością z naszym
założeniem.
 
Koniec ćwiczenia 3.1
 
}}
 
{{cwiczenie|3.2||
 
Wykaż, że <math>\sqrt{2}</math> jest liczbą niewymierną.
 
'''Solution.''' Załóżmy, niewprost, że <math>\sqrt{2}</math> jest liczbą wymierną, czyli, że istnieją dwie naturalne, względnie pierwsze liczby <math>k</math> i <math>l</math> takie, że
<math>\sqrt{2}=k/l</math>. Przekształcając ostatnie wyrażenie otrzymujemy <math>k^2=2l^2</math>. Skoro <math>2</math> dzieli lewą stronę równości dzieli też i prawą, a ponieważ dwa jest liczbą pierwszą wnioskujemy, że <math>2</math> dzieli <math>k</math>. Jeśli <math>2</math> dzieli <math>k</math> to <math>4</math> dzieli <math>k^2</math> i na podstawie równości <math>4</math> dzieli <math>2l^2</math>. Wnioskujemy stąd, że <math>2</math>
dzieli <math>l^2</math> i, na podstawie pierwszości liczby <math>2</math>, że <math>2</math> dzieli
<math>l</math>. Udowodniliśmy, że <math>2</math> dzieli zarówno <math>k</math> jak i <math>l</math>, co jest
sprzecznością z założeniem, że liczby te są względnie pierwsze.
 
Koniec ćwiczenia 3.1
 
Ścisłe uzasadnienie poprawności dowodów niewprost leży na gruncie
logiki, której poświęcony jest następny wykład.
}}

Aktualna wersja na dzień 22:16, 11 wrz 2023

ϕ ψ ψϕ (ϕ(ψϕ))
 0   0       1                  1            
 0   1       0                  1            
 1   0       1                  1            
 1   1       1                  1            


Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle \left| x \right|\ = \left\{ \begin{array}{rll} x & \text{ gdy }, x\geq 0 \\ -x & \text{ w przeciwnym przypadku}. \end{array}}


Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle w_3 &\rightarrow bv_3v_2w_3v_1v_3v_3v_2\ |\ aw_3v_1v_3v_3v_2\ |\ bv_3v_2v_1v_3v_3v_2 \\ \begin{array}{lll} & & |\ av_1v_3v_3v_2\ |\ bv_3v_3v_2 \end{array}}

oraz

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle w_3 &\rightarrow bv_3v_2w_3v_1v_3v_3v_2w_3\ |\ aw_3v_1v_3v_3v_2w_3\ |\ bv_3v_2v_1v_3v_3v_2w_3 \\ \begin{array}{lll} & & |\ av_1v_3v_3v_2w_3\ |\ bv_3v_3v_2w_3 \end{array}}

Ostatecznie, gramatyka w postaci Greibach ma postać:

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle v_1 &\rightarrow bv_3v_2w_3v_1v_3\ |\ aw_3v_1v_3\ |\ bv_3v_2v_1v_3\ |\ av_1v_3\ |\ bv_3 \\ v_2 &\rightarrow bv_3v_2w_3v_1\ |\ aw_3v_1\ |\ bv_3v_2v_1\ |\ av_1\ |\ b \\ v_3 &\rightarrow bv_3v_2w_3\ |\ aw_3\ |\ bv_3v_2\ |\ a \\ w_3 &\rightarrow bv_3v_2w_3v_1v_3v_3v_2\ |\ aw_3v_1v_3v_3v_2\ |\ bv_3v_2v_1v_3v_3v_2 \\ \begin{array}{lll} & & |\ av_1v_3v_3v_2\ |\ bv_3v_3v_2 bv_3v_2w_3v_1v_3v_3v_2w_3 \\ & & |\ aw_3v_1v_3v_3v_2w_3\ |\ bv_3v_2v_1v_3v_3v_2w_3\ \\ & & |\ av_1v_3v_3v_2w_3\ |\ bv_3v_3v_2w_3 \end{array}}



KrokdodanedoSokresleniefdodanedoT0{q0}1{q0,q3}f({q0},a)={q0,q3}{q0,q1}f({q0},b)={q0,q1}2{q0,q3,q4}f({q0,q3},a)={q0,q3,q4}{q0,q3,q4}f({q0,q3},b)={q0,q1}f({q0,q1},a)={q0,q3}{q0,q1,q2}f({q0,q1},b)={q0,q1,q2}{q0,q1,q2}3f({q0,q3,q4},a)={q0,q3,q4}{q0,q1,q4}f({q0,q3,q4},b)={q0,q1,q4}{q0,q1,q4}{q0,q2,q3}f({q0,q1,q2},a)={q0,q2,q3}{q0,q2,q3}f({q0,q1,q2},b)={q0,q1,q2}4f({q0,q1,q4},a)={q0,q3,q4}{q0,q1,q2,q4},f({q0,q1,q4},b)={q0,q1,q2,q4}{q0,q1,q2,q4}{q0,q2,q3,q4}f({q0,q2,q3},a)={q0,q2,q3,q4}{q0,q2,q3,q4}f({q0,q2,q3},b)={q0,q1,q2}5f({q0,q1,q2,q4},a)={q0,q2,q3,q4}f({q0,q1,q2,q4},b)={q0,q1,q2,q4}f({q0,q2,q3,q4},a)={q0,q2,q3,q4}f({q0,q2,q3,q4},b)={q0,q1,q2,q4}



(s0,)(sA,,0)(s0,0)(r0,,1)(s0,1)(r1,,1)(r0,)(sR,,0)(r0,0)(r0,0,1)(r0,1)(r0,1,1)(r0,)(q0,,1)(r0,0)(r0,0,1)(r0,1)(r0,1,1)(q0,0)(l,,1)(q0,1)(sR,,1)(r1,)(sR,,0)(r1,0)(r1,0,1)(r1,1)(r1,1,1)(r1,)(q1,,1)(r1,0)(r1,0,1)(r1,1)(r1,1,1)(q1,0)(sR,,0)(q1,1)(l,,1)(l,)(s0,,1)(l,0)(l,0,1)(l,1)(l,1,1)(sR,)(sR,,0)(sA,)(sA,,0)




(s0,)(sR,,0)(s1,)(s1,,1)(s0,0)(s1,,1)(s1,0)(s2,,1)(s1,)(sA,,0)(s2,)(s2,,1)(s3,0)(s2,,1)(s2,)(s4,,1)(s3,)(s3,,1)(s2,0)(s3,0,1)(s3,)(sR,,0)(s4,0)(s4,0,1)(s4,)(s4,,1)(s4,)(s2,,1)(sA,)(sA,,0)(sR,)(sR,,0)





s0s1s2τ𝒜(1)s0s1s2τ𝒜(a)s1s2s2τ𝒜(b)s0s0s0τ𝒜(a2)s2s2s2τ𝒜(ab)s0s0s2τ𝒜(ba)s1s1s1τ𝒜(b2)s0s0s0τ𝒜(aba)s1s1s2............


fs0s1s2s3as1s2s0s2bs3s2s2s2


Algorytm Minimalizuj2 - algorytm minimalizacji automatu wykorzystujący stabilizujący się ciąg relacji



  1  Wejście: 𝒜=(S,A,f,s0,T) - automat taki, że L=L(𝒜).
  2  Wyjście: automat minimalny 𝒜=(S,A,f,s0,T) dla 𝒜.
  3  ρ1𝒜;
  4  i1;
  5  repeat
  6    Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\slash”): {\displaystyle \slash \slash}
 oblicz ρi: s1ρis2(s1ρi1s2)(aA f(s1,a)ρi1f(s2,a));
  7    ii+1;
  8    empty(ρi) 
  9    for each (s1,s2)S×S do
 10      flagtrue;
 11      for each aA 
 12        if not f(s1,a)ρi1f(s2,a) then
 13          flagfalse;
 14        end if
 15      end for
 16      if flag=true and s1ρi1s2 then
 17        ρiρi{(s1,s2)};
 18      end if
 19    end for
 20  until ρi=ρi1
 21  Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\slash”): {\displaystyle S' \leftarrow S \slash \overline{\rho}_i}
;
 22  for each Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\slash”): {\displaystyle [s]_{\overline{\rho}_i} \in S \slash \overline{\rho}_i}
 do
 23    for each aA do
 24      f([s]ρi,a)[f(s,a)]ρi;
 25    end for
 26  end for
 27  s0[s0]ρi;
 28  T{[t]ρi: tT};
 29  return 𝒜=(S,A,f,s0,T);



Uzupelnij tytul

s0 || s1 || s2

τ𝒜(1) || s0 || s1 || s2

τ𝒜(a) || s1 || s2 || s2

τ𝒜(b) || s0 || s0 || s0

τ𝒜(a2) || s2 || s2 || s2

τ𝒜(ab) || s0 || s0 || s2

τ𝒜(ba) || s1 || s1 || s1

τ𝒜(b2) || s0 || s0 || s0

τ𝒜(aba) || s1 || s1 || s2

... || ... || ... || ...


b) limx2+(x2)e1x2=limx2+e1x2(x2)1[]=Hlimx2+(x2)2e1x2(x2)2==limx2+e1x2=+;


 alalalalaa
alala
Złożoność czasowa Złożoność pamięciowa
Maszyna dodająca f(0)=1
f(1)=3
f(n)=n+3;n2
f(0)=2
f(1)=3
f(n)=n+1;n2
Maszyna rozpoznająca ww f(n)=6+8++(n+3)+2;n=2k+1
f(n)=5+7++(n+3)+1;n=2k
f(n)=n+1


0 1 ... ...
Cell1 Cell2


0 1
 0   1   1 
 1   0   1 


p ¬p
 0   1 
 1   0 


0 1
 0   0   0 
 1   0   1 
0 1
 0   0   1 
 1   1   1 
p q pq ¬(pq) ¬p ¬q ¬p¬q
 0   0  0 1 1 1 1
 0   1  0 1 1 0 1
 1   0  0 1 0 1 1
 1   1  1 0 0 0 0


p q r (pq) (pr) (q¬r) (pr)(q¬r) (pq)((pr)(q¬r))
0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 1 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 1 1 1
0 1 1 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 1
1 0 1 0 1 0 1 1
1 1 0 1 0 1 1 1
1 1 1 1 1 0 1 1


Numer
funkcji
p=0
q=0
p=0
q=1
p=1
q=0
p=1
q=1
   
0 0 0 0 0   F
1 0 0 0 1  
2 0 0 1 0   ¬(pq)
3 0 0 1 1   p
4 0 1 0 0   ¬(qp)
5 0 1 0 1   q
6 0 1 1 0   XOR
7 0 1 1 1  
8 1 0 0 0   NOR
9 1 0 0 1  
10 1 0 1 0   ¬q
11 1 0 1 1   qp
12 1 1 0 0   ¬p
13 1 1 0 1   pq
14 1 1 1 0   NAND
15 1 1 1 1   T


p q r (pq) (pq)r (qr) p(qr)
0 0 0 1 0 1 0
0 0 1 1 1 0 1
0 1 0 0 1 0 1
0 1 1 0 0 1 0
1 0 0 0 1 1 1
1 0 1 0 0 0 0
1 1 0 1 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1


p q r (p,q,r)
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1


p q r fp(qr)
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 1 1


0 1 2
 0   2   2   2 
 1   0   2   2 
 2   0   1   2 

σ^(f(t0,..,tn))=I(f)(σ^(t0),..,σ^(tn))


X*={1}XX2...Xn=i=0Xi






Nagroda Goedla
Zobacz Nagroda Goedla]]

Nagroda Turinga
Zobacz Nagroda Turinga

Nagroda Knutha
Zobacz Nagroda Knutha


g(C)={C{f(C)}C


Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle g(C)=\left\{\begin{align} C\cup \{f(C')\}\\C\end{align} \right}

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle c\forall d\; c\in C \land d\in C \land c\sqsubseteq d\implies c\sqsubseteq' d, (C,\sqsubseteq) \preccurlyeq (C',\sqsubseteq') \iff C\subset C' \land \left\{\begin{align} \forall c \forall d\; &(c\in C\land d\in C) \implies (c\sqsubseteq d \iff c\sqsubseteq' d) \text{ oraz }\\ \forall c \forall d\; &(c\in C\land d\in C'\setminus C) \implies c\sqsubseteq' d \end{align} \right}


h(0,a)=f(a) dla każdego Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle a \in A \\h(n', a) = g(h(n, a), n, a)} dla każdego aA i n


e(0,a)=f(a) dla każdego Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle a \in A \\ e(g(n, a), n, a)} dla każdego aA i nm