PHÉP đếm (TOÁN rời rạc SLIDE)

TOÁN RỜI RẠC
(Discrete Mathematics)


Chương 2

Phép đếm


Phép đếm
1. Ánh xạ
3. Phép đếm
4. Giải thích tổ hợp
5. Nguyên lý Dirichlet(nguyên lý chuồng bồ câu)


1. Tập hợp và các phép toán tập hợp
1.1) Định nghĩa 2.1.1:
 Tập hợp A gồm các phần tử x thỏa tính chất p(x):

A = xU / p(x)
U: gọi là tập vũ trụ
Hay: A = x / p(x)


(U: được hiểu ngầm)

Tập hợp có thể được biểu diễn bằng cách liệt kê (nếu có thể):
Ví dụ 2.1.1: A = { nN/ (n>3)  (n7)}
Có thể viết lại bằng cách liệt kê: A = {4, 5, 6, 7}
Ví dụ 2.1.2: Tập các nguyên âm trong bảng chữ cái tiếng Anh

V={a,e, i, o,u}

 Một tập hợp có thể gồm những phần tử chẳng liên quan gì
với nhau


1. Tập hợp và các phép toán tập hợp (tiếp theo)


Tập rỗng, kí hiệu  : là tập hợp khơng có phần tử nào.

Ví dụ 2.1.3:A= {xR/ x2+4x+6=0} là tập 

1.2) Định nghĩa 2.1.2: Tập hợp A gọi là con của tập hợp B (kí hiệu AB)
nếu:
xA  x  B

B

A

Ví dụ 2.1.4: Với A = {5,8}; B = {1,4,8;6,5,12} thì AB

Chú ý:



Ta có:   A và A  A với mọi tập hợp A.
Tập A có n phần tử sẽ có 2n tập con và 2n-1 tập con khác rỗng.

1. Tập hợp và các phép toán tập hợp (tiếp theo)
Ví dụ 2.1.5: Cho tập A = {1,4;7}
Có 23=8 tập con của A:

P(A)=(, {1}, {4}, {7}, {1,4}, {1,7}, {4,7},{1,4,7}
1.3) Định nghĩa 2.1.3: Hai tập hợp A và B được gọi là ăằng nhau khi và
chỉ khi AB và BA.
Ví dụ 2.1.6: A = {1,3,7} và B = {7, 1, 3}
A =B
Ví dụ 2.1.7: A = {f,c,e,a, b} và B = {a, b, c, f}
A  B
Ví dụ 2.1.8: A = {xR/ x2-3x+2=0}
và B = {xR/ x4-3x3+3x2-3x+2=0}
A = B


1. Tập hợp và các phép toán tập hợp (tiếp theo)
Ví dụ 2.1.9: Giả sử A={a, b, c, {c}, {a,c}}. Chỉ ra các khẳng định
đúng trong các khẳng định dưới đây:
i) bA
ii) cA
iii) {c}A
iv){c}A
v) {a,b}A
vi) {{c}}A
Trả lời: i, ii, iii, iv, v, vi
Ví dụ 2.1.10: Chỉ ra các khẳng định đúng:
i) 
ii) 

iii) {}
iv) {}
Trả lời: ii, iii, iv


1. Tập hợp và các phép toán tập hợp (tiếp theo)
1.4) Một số phép toán tập hợp
Phép giao: A  B ={x U/ (xA)(xB)}
Phép hợp: A B ={x  U/ (xA)(xB)}
Phép trừ:
A\ B ={x  U/ (x  A)  (xB)}

Lấy phần bù: A {x  U/x  A}
U

AB

AB

A\B



A


1. Tập hợp và các phép toán tập hợp (tiếp theo)
Ví dụ 2.1.10: Cho tập hợp U = {a, b, c, e, f, 1, 5, 7} và các tập
con của U
A = { b, c, 5}, B = {c, 5, f, 7}

Ta có:
AB = {c, 5}
AB = {b, c,5, f, 7}
A\B = {b}
B\A={f, 7}
A = {a, e, f, 1, 7}


1. Tập hợp và các phép toán tập hợp (tiếp theo)
Ví dụ 2.3.11: Cho U = {1,2,3,4,5,6,7,8,9}; A = {1,5,6;9};
B={4;5;7;9}
Ta có:
AB ={5,9};
AB ={1;4;5;6;7;9};
A\B = {1,6}
A = {2,3,4,7,8}


1. Tập hợp và các phép toán tập hợp (tiếp theo)
1.5) Định lý 2.1.1: Cho tập hợp U và A, B, C là các tập con của U.
Ta có
1) Tính giao hốn
5) Phần tử trung hịa
AB = BA
A=A
AB = BA
AU=A
2) Tính kết hợp
6) Phần bù 
(AB)C = A(BC)

(A B)C = A(BC)
________
_
_
3) Luật
De Morgan
A  B A  B
________

_

_

A  B A  B

4) Tính phân bố
A(BC) = (AB)(AC)
A (BC) = (AB)(AC)

A  A 


A  A U

7) Tính thống trị
A = 
AU = U

Chú ý: Các tính chất này tương tự như các luật logic

1. Tập hợp và các phép toán tập hợp (tiếp theo)
Ví dụ 2.1.12: Dùng các quy luật của lý thuyết tập hợp để chứng
minh:
A  (B  C) (C  B)  A
Giải:
Ta có

A  (B  C) A  ( B  C )

(Luật De Morgan)

A  ( B  C )

(Luật De Morgan)

(B  C )  A

(Tính giao hốn của
phép giao)
(Tính giao hốn của
phép hợp)

(C  B )  A


2. Ánh xạ
2.1) Định nghĩa 2.2.1:
 Ánh xạ f từ tập hợp A vào tập hợp B là phép tương ứng liên kết
mỗi phần tử x của A với một phần tử duy nhất y của B, kí hiệu

y=f(x). f(x) gọi là ảnh của x cho bởi ánh xạ f

f :A B

Kí hiệu:

x  y f(x)
g
x1
x2
x3

y1
y2
y3

B
A
g: có phải là ánh xạ?

f
x1

x4

y1
y2

x2
x3

y3

A

B

f có phải là ánh xạ?


2. Ánh xạ (tiếp theo)
2.2) Định nghĩa 2.2.2: Hai ánh xạ f và g từ A vào B gọi là bằng
nhau nếu: xA, f(x)=g(x).
Ví dụ 2.2.1: Cho 2 ánh xạ:

f : R  [ 1, 1]
x  f(x) cos (x)
g : R  [ 1, 1]
x  g ( x) cos( x  2 )
Ta có: xR, cos(x)=cos(x+2). Vậy f = g


2. Ánh xạ (tiếp theo)
2.3) Định nghĩa 2.2.3: Cho f là ánh xạ từ tập hợp A vào tập hợp B. Ta
có:
 Với E  A, ảnh của E cho bởi f, kí hiệu f(E) được định nghĩa:
f(E) = {y B/x  A, y = f(x)}
 Với F B, ảnh ngược (tạo ảnh) của F bởi f, kí hiệu f-1(F) được
định nghĩa:
f-1(F) = {x A/ f(x)  F}

Ví dụ 2.2.2: Cho ánh xạ f : R  R
x  f(x) 2x  1

Xác định f(A), f-1(A) trong các trường hợp
a) A = {2, 3};
b) A={-3, -2, 2, 3}
c) A = [1, 5]
Giải: ??????


2. Ánh xạ (tiếp theo)
Ví dụ 2.2.3: Cho ánh xạ f : R  R
x  f(x)  x 2  5

a) Xác định f(A) trong các trường hợp
A = [-1, 4];
A={-3, -2, 0, 1}
b) Xác định f-1(A) trong các trường hợp:
A=(0,5);
A={-1, 0,4}
Giải: ?????
2.4) Định nghĩa 2.2.4: Cho ánh xạ

id A : A  A
x  f(x) x

idA gọi là ánh xạ đồng nhất trên A


2. Ánh xạ (tiếp theo)

2.5) Định lý 2.2.1: Cho ánh xạ f: A  B, E1,E2A; F1,F2B. Ta có:
a)
b)
c)
d)

f(E1E2) = f(E1)f(E2)
f(E1E2)  f(E1)f(E2)
f-1(F1F2) = f-1(F1)f-1(F2)
f-1(F1F2) = f-1(F1)f-1(F2)

Chứng minh
a)Ta có:y  f(E1E2)  x (E1E2), y = f(x)
 (x E1, y=f(x))  (xE2, y = f(x))
  (yf(E1))  (y  f(E2))
  y f(E1)  f(E2)
Vậy f(E1E2) = f(E1)  f(E2)


2. Ánh xạ (tiếp theo)
Ví dụ 2.2.4:


2. Ánh xạ (tiếp theo)
2.6) Ánh xạ hợp: Cho 2 ánh xạ:

f :A B
x  f(x)

Và

g:B C
y  g(y)

Ánh xạ hợp h = gof được định nghĩa:

h g f : A  C
x  h( x) g(f ( x) )
A

x

f

B

y=f(x)
h=gof

g

C

g(y)


2. Ánh xạ (tiếp theo)
Ví dụ 2.2.5: Cho 2 ánh xạ: f : R  R
x

f ( x)  x cos( x  1)

g:R R
x  g ( x) 2 x  3

Ánh xạ hợp h=gf:

R R
x  h(x)

Với h(x)=g(f(x))=g(xcos(x+1))=2xcos(x+1)-3


2. Ánh xạ (tt)
1.7) Định nghĩa 2.2.5:




Ánh xạ f: AB gọi là toàn ánh nếu f(A)=B
Ánh xạ f: AB gọi là đơn ánh nếu:x1,x2A, x1x2f(x1)f(x2)
Ánh xạ f: AB gọi là song ánh nếu f vừa tồn ánh, vừa đơn ánh.
(Kí hiệu f: AB)
f

f

B

A

f khơng đơn ánh, khơng tồn ánh

A

f

B

f Tồn ánh, khơng đơn ánh

A

f đơn ánh, khơng tồn ánh

f
f: Tồn ánh, đơn ánh nên f song ánh

A

B

B


2. Ánh xạ (tt)








Để chứng minh f: A  B là toàn ánh, ta chứng minh mệnh
đề sau là hằng đúng:
yB xA, y=f(x)
Để chứng minh f: A  B không là toàn ánh, ta chứng minh
mệnh đề sau là hằng đúng:
yBxA, yf(x)
Để chứng minh f: A  B là đơn ánh, ta chứng minh mệnh
đề sau là hằng đúng:
x1A x2A, x1x2  f(x1)  f(x2)
Để chứng minh f: A  B không là đơn ánh, ta chứng minh
mệnh đề sau là hằng đúng:
x1A x2A, x1x2  f(x1) = f(x2)


2. Ánh xạ (tiếp theo)
Ví dụ 2.2.6: Với mỗi ánh xạ f : Z  Z dưới đây, xét xem có phải
là đơn ánh, tồn ánh, song ánh khơng?
a) f(x) = x + 7
b) f(x) = 2x – 3
c) f(x) = - x +5
d) f(x)=x2
e) f(x) = x2 + x
f) f(x) = x3
Giải:?????
Ví dụ 2.2.7: Tương tự như ví dụ 2.2.2 nhưng ánh xạ f: R  R
Giải:????

3. Phép đếm
3.1) Định nghĩa 2.3.1.:
i) Tập A hữu hạn và có n phần tử (|A|=n) nếu tồn tại song ánh từ A
vào tập con các số tự nhiên {1,2,…, n}.
ii) Nếu Tập A khơng hữu hạn, ta nói A vô hạn

3.2) Định nghĩa 2.3.2:
i.
ii.

Lực lượng của tập hợp A bé hơn lực lượng của tập hợp B nếu
tồn tại một đơn ánh từ A vào B.
Hai tập A và B có cùng lực lượng B nếu tồn tại một song ánh
giữa A và B

3.3) Mệnh đề 2.3.1: Lực lượng của B nhỏ hơn hay bằng lực lượng
của A khi và chỉ khi tồn tại một toàn ánh từ A lên B.


3. Phép đếm (tiếp theo)
3.4) Nguyên lý cộng:
Một quá trình có thể được thực hiện bằng 2 cách loại trừ lẫn nhau,
cách thứ nhất cho m kết quả, cách thứ 2 cho n kết quả. Thực hiện
tịan bộ q trình sẽ cho m+n kết quả.
 Phát biểu ở dạng tập hợp:với AB =  thì |AB| = |A|+|B|
Ví dụ 2.3.1:Giả sử có 20 cơng nhân làm việc trong phân xưởng 1, 30
công nhân làm việc trong phân xưởng 2. Một công nhân không thể
làm việc trong cả 2 phân xưởng. Theo nguyên lý cộng, số công nhân

trong cả 2 phân xưởng là: 20+30 = 50




Nguyên lý cộng mở rộng:
 Nếu AB thì |AB| = |A| + |B| - |AB|
 Cho tập hữu hạn C = C1C2…Cn, và Ci Cj= ,
ij
Thì:

|C| = |C1| + |C2| + … + |Cn|