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Funções - Exercícios - Matemática, Notas de estudo de Matemática

Apostilas e exercicios de Matematica sobre o estudo das Funções.

Tipologia: Notas de estudo

2013

Compartilhado em 11/03/2013

Brasilia80
Brasilia80 🇧🇷

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Lista de Exercícios 6
Funções
UFMG/ICEx/DCC DCC111 Matemática Discreta
Ciências Exatas & Engenharias 1oSemestre de 2012
Conceitos
1. Determine e justifique se a seguinte afirmação é verdadeira ou não para todas as funções fde um conjunto
Xpara um conjunto Y: para todos sub-conjuntos AeBde X, se AB, então f(A)f(B).
2. Determine e justifique se a seguinte afirmação é verdadeira ou não, para todas as funções fde um conjunto
Xpara um conjunto Y: para todos sub-conjuntos AeBde X,f(AB) = f(A)f(B).
3. A definição de função injetiva ou um-para-um pode ser dada de duas formas:
x1, x2X, se f(x1) = f(x2)então x1=x2
e
x1, x2X, se x16=x2então f(x1)6=f(x2)
Porque estas duas definições são logicamente equivalentes?
Sequência como função
4. Apresente uma função definida no conjunto dos inteiros não negativos que construa a seqüência abaixo:
1,1
3,1
5,1
7,1
9,1
11, . . .
Autômato finito
5. Determine qual é a linguagem aceita pelo autômato A1= (I , S, s0, F, N), onde
I={0,1}.
S={s0, s1, s2}.
F={s2}.
N={(s0,0, s1),(s0,1, s0),(s1,0, s2),(s1,1, s0),(s2,0, s2),(s2,1, s0)}.
6. Projete um autômato finito com alfabeto de entrada {0,1}que aceita o conjunto de todos strings que
terminam com três 1’s.
7. Um string de 0’s e 1’s é dito ter paridade par se contém uma quantidade par de 1’s e é dito ter paridade
ímpar se contém uma quantidade ímpar de 1’s. Projete um autômato finito com alfabeto de entrada {0,1}
que aceita o conjunto de todos strings que têm paridade par.
8. Seja o autômato AParidadePar = (I, S, s0, Q, N )da questão anterior (exercício 7). É possível achar um string
wque quando aplicado à função de estado final N(s, w)temos que sS. se N(si, w) = N(sj, w)então
i=j, onde siSesjS.
9. Projete um autômato finito com alfabeto de entrada {0,1}que aceita o conjunto de todos strings que
começam com o prefixo 01.
Princípio da casa de pombo
10. Seja S={3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}. Suponha que seis inteiros sejam escolhidos de S. Existem dois inteiros
cuja soma é 15? Justifique sua resposta.
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Lista de Exercícios 6

Funções

UFMG/ICEx/DCC DCC111 – Matemática Discreta

Ciências Exatas & Engenharias 1 o^ Semestre de 2012

Conceitos

  1. Determine e justifique se a seguinte afirmação é verdadeira ou não para todas as funções f de um conjunto X para um conjunto Y : para todos sub-conjuntos A e B de X, se A ⊆ B, então f (A) ⊆ f (B).
  2. Determine e justifique se a seguinte afirmação é verdadeira ou não, para todas as funções f de um conjunto X para um conjunto Y : para todos sub-conjuntos A e B de X, f (A ∩ B) = f (A) ∩ f (B).
  3. A definição de função injetiva ou um-para-um pode ser dada de duas formas: ∀x 1 , x 2 ∈ X, se f (x 1 ) = f (x 2 ) então x 1 = x 2 e ∀x 1 , x 2 ∈ X, se x 1 6 = x 2 então f (x 1 ) 6 = f (x 2 ) Porque estas duas definições são logicamente equivalentes? Sequência como função
  4. Apresente uma função definida no conjunto dos inteiros não negativos que construa a seqüência abaixo: 1 , − 13 , 15 , − 17 , 19 , − 111 ,...

Autômato finito

  1. Determine qual é a linguagem aceita pelo autômato A 1 = (I, S, s 0 , F, N ), onde I = { 0 , 1 }. S = {s 0 , s 1 , s 2 }. F = {s 2 }. N = {(s 0 , 0 , s 1 ), (s 0 , 1 , s 0 ), (s 1 , 0 , s 2 ), (s 1 , 1 , s 0 ), (s 2 , 0 , s 2 ), (s 2 , 1 , s 0 )}.
  2. Projete um autômato finito com alfabeto de entrada { 0 , 1 } que aceita o conjunto de todos strings que terminam com três 1’s.
  3. Um string de 0’s e 1’s é dito ter paridade par se contém uma quantidade par de 1’s e é dito ter paridade ímpar se contém uma quantidade ímpar de 1’s. Projete um autômato finito com alfabeto de entrada { 0 , 1 } que aceita o conjunto de todos strings que têm paridade par.
  4. Seja o autômato AParidadePar = (I, S, s 0 , Q, N ) da questão anterior (exercício 7). É possível achar um string w que quando aplicado à função de estado final N ∗(s, w) temos que ∀s ∈ S. se N ∗(si, w) = N ∗(sj , w) então i = j, onde si ∈ S e sj ∈ S.
  5. Projete um autômato finito com alfabeto de entrada { 0 , 1 } que aceita o conjunto de todos strings que começam com o prefixo 01. Princípio da casa de pombo
  6. Seja S = { 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 }. Suponha que seis inteiros sejam escolhidos de S. Existem dois inteiros cuja soma é 15? Justifique sua resposta.
  1. Quantos inteiros devem ser escolhidos aleatoriamente para se ter certeza que pelo menos dois deles têm o mesmo resto quando divididos por 7? Justifique sua resposta.
  2. Mostre que para qualquer conjunto de 13 números escolhidos no intervalo [2, 40], existem pelo menos dois inteiros com um divisor comum maior que 1.
  3. Suponha um grupo de 40 pessoas, todas na faixa de 17 a 34 anos. Você quer fazer uma aposta que o grupo possui pelo menos x pessoas com a mesma idade. Qual é o maior valor de x que você pode apostar com certeza para vencer a aposta?
  4. Um grupo de 15 executivos usará os serviços de cinco assistentes. Cada executivo tem exatamente um assis- tente e nenhum assistente trabalha para mais de quatro executivos. Mostre que pelo menos três assistentes trabalham para três ou mais executivos.
  5. Uma rede de computadores é formada por seis computadores. Cada computador é diretamente conectado a zero ou mais computadores. Mostre que existem pelo menos dois computadores na rede que possuem o mesmo número de conexões, ou seja, estão conectados diretamente ao mesmo número de outros computa- dores.
  6. Dezenove pessoas têm o primeiro nome Zeca, Wally e Linda, o segundo nome Lucas e Davi, e o último nome Yu, Zamora e Santos. Mostre que pelo menos duas pessoas têm os mesmos três nomes.
  7. Sejam cinco pontos distintos no plano, todos com coordenadas inteiras. Mostre que algum par de pontos tem um ponto intermediário que também tem coordenadas inteiras. (O ponto intermediário é obtido tomando as médias das coordenadas x e y.) Função de complexidade
  8. Sejam as seguintes funções: g 1 = n log^1 n^ g 2 = ln ln n g 3 = (ln n)^2 g 4 = n g 5 = 2 log^ n^ g 6 = n log n g 7 = log(n!) g 8 = n^2 g 9 = 4 log^ n^ g 10 = ( 32 )n^ g 11 = 2 n^ g 12 = en e os seguintes fatos (a > 0 , b > 0 , c > 0 , n ∈ R): log n = log 2 n ln n = logen a = blogba^ logc(ab) = logca + logcb logban^ = nlogba logba = log logccab logba = (^) log^1 ab alogbn^ = nlogba n log^1 n^ = nlogn^2 = 2 2 log^ n^ = n 4 log^ n^ = 2 2 log^ n^ = 2log^ n^2 = n^2 n! ∼ ( ne )n log(n!) = Θ(n log n) Mostre para cada par de funções gi e gi+1 para 1 ≤ i ≤ 11 se gi é O ou Θ de gi+1.
  9. A seguinte hierarquia de funções pode ser definida do ponto de vista assintótico: 1 ≺ log log n ≺ log n ≺ n^ ≺ nc^ ≺ nlog^ n^ ≺ cn^ ≺ nn^ ≺ ccn Indique, para cada par de expressões (A, B) na tabela abaixo, se a função A é O, o, Ω, ω ou Θ da função B. Assuma que k ≥ 1 e 0 <  < 1 < c são constantes. Sua resposta deve ser da forma sim ou não. Nota: logk^ n ≡ log log ︸ ︷︷.. .︸ k

n. Na letra (v), m é um número inteiro positivo.

  1. f (n) = O(g(n)) implica em g(n) = O(f (n)).

  2. É possível achar funções f (n) e g(n) tais que f (n) = Θ(g(n)).

  3. f (n) + g(n) = Ω(f (n)).

  4. f (n) + g(n) = Θ(f (n)).

  5. f (n) + g(n) = O(f (n)).

  6. f (n) + g(n) = Ω(g(n)).

  7. f (n) + g(n) = Θ(g(n)).

  8. f (n) + g(n) = O(g(n)).

  9. f (n) = Ω((f (n))^2 ).

  10. f (n) = Θ((f (n))^2 ).

  11. f (n) = O((f (n))^2 ).

  12. g(n) = Ω(f (n)).

  13. g(n) = Θ(f (n)).

  14. g(n) = O(f (n)).

  15. g(n) = Ω( g( 2 n )).

  16. g(n) = Θ( g( 2 n )).

  17. g(n) = O( g( 2 n )).

  18. f (n) = ω(g(n)).

  19. f (n) = ω( g( 2 n )).

  20. f (n) = o(g(n)).

  21. n^2 + 10^10100 n + 123 = O(n).

  22. 1 + 2 + 3 +... + n = n^2 + Ω(n).

  23. 1 + 2 + 3 +... + n = n^2 + Θ(1).

  24. 1 + 2 + 3 +... + n = n^2 + O(n).

(n 2

= O(n^2 ).

(n 3

= O(n^3 ).

  1. Seja Ω(n^2 log n) = X, onde X representa o conjunto de funções que satisfaz a notação Ω para a função n^2 log n. O conjunto {n^1.^5 log n, ne^ log n, n^2 ln n, log log n, n^2 , n^2.^5 } ⊂ X?, onde e é a constante de Euler e ln é o logaritmo na base e.
  2. Seja Θ(1) = X, onde X representa o conjunto de funções que satisfaz a notação Θ para a função 1. O conjunto {π, nlogπ^1 , e, 2 bπ/^4 cn} ⊂ X?, onde e é a constante de Euler.
  3. Seja O(ne) = X, onde X representa o conjunto de funções que satisfaz a notação O para a função ne. O conjunto {n^2 , n log n^2 , n π^2 log n^2 , (^) n^1 e } ⊂ X?, onde e é a constante de Euler.
  4. Seja ω(n) = X, onde X representa o conjunto de funções que satisfaz a notação ω para a função n. O conjunto {n^1.^5 log n, ne^ log n, n^2 ln n, log log n, n^2 , n^1.^1 } ⊂ X?, onde e é a constante de Euler e ln é o logaritmo na base e. 4
  1. Seja o(ne) = X, onde X representa o conjunto de funções que satisfaz a notação o para a função ne. O conjunto {n^2 , n log n^2 , n π^2 log n^2 , (^) n^1 e } ⊂ X?, onde e é a constante de Euler.
  2. A derivada de h(n) = n^2 é h′(n) = 2n. A derivada de l(n) = 4n^2 + 2n é l′(n) = 8n + 2. Como 2 n < 8 n + 2, ∀ n ≥ 0 , h(n) cresce mais lentamente que l(n) e, portanto, h(n) = O(l(n)).
  3. O Teorema Mestre pode ser sempre aplicado para resolver qualquer equação de recorrência que tenha a forma geral (^) T (n) = pq (^) T ( n p ) +^ n, onde p e q são constantes inteiras positivas maiores que 1.
  4. O Teorema Mestre pode ser sempre aplicado para resolver qualquer equação de recorrência que tenha a forma geral (^) T (n) = T ( pn q ) +^ k, onde p, q e k são constantes inteiras positivas maiores que 1 e q > p.
  5. O Teorema Mestre pode ser sempre aplicado para resolver qualquer equação de recorrência que tenha a forma geral (^) T (n) = p T ( n q ) +^ n^ log^ n, onde p e q são constantes inteiras positivas, sendo p < q e p ≥ 2. Modelagem usando funções de recorrência
  6. Qual é o número máximo de regiões Ln determinado por n retas no plano? Lembre-se que um plano sem nenhuma reta tem uma região, com uma reta tem duas regiões e com duas retas têm quatro regiões, conforme ilustrado abaixo.

1 1 2 L = 2 4

L =

0 L =

  1. O problema da Torre de Hanoi com requisito de adjacência. Sejam discos de tamanhos diferentes e três varetas, como ilustrado abaixo com oito discos. O jogo começa com o conjunto de discos empilhados em tamanho decrescente na vareta A.

O objetivo é transferir toda a torre da vareta A para a vareta C, movendo um disco de cada vez para uma vareta adjacente e nunca movendo um disco maior sobre um menor. Quantos movimentos são necessários para mover n discos da vareta A para a vareta C? Observe que a vareta A é adjacente a B que é adjacente a C. No entanto, a vareta A não é adjacente à vareta C.