Průvodce IB000 Matematické základy informatiky

Cvičení 6: Vlastnosti funkcí, induktivní definice

Pro toto cvičení může být vhodné zopakovat látku o obecném skládání relací....

Funkce a permutace, inverze a skládání

  • Vlastnosti funkcí (prostá, na, bijektivní), jejich vztah k inverzím funkcím. Skládání funkcí coby speciálních relací - proč se jedná o totéž jako u "přirozeného skládání" stylem g(f(x)).
  • Permutace, jejich vyjádření a zobrazení ("šipečkami") na malé konečné množině. Reprezentace permutací cykly, skládání permutací.

Induktivní definice a speciálně induktivně definované uzávěry relací

Toto téma je z celé oblasti relací a funkcí to nejobtížnější k pochopení...
  • Induktivní definice množiny, induktivní definice funkce z množiny - opětovné vysvětlení pojmů z přednášky na konkrétních příkladech. Například Tichá pošta - první hráč je bázickým prvkem, každý další hráč je do hry "indukován" tím, že mu předchozí pošeptá slovo, funkční hodnotou každého hráče je, jaké slovo vymyslel/slyšel... Tato hra může být i rozvětvená s více koncovými hráči. Jak se v rozvětvené verzi projeví požadavek jednoznačnosti induktivní definice?
    Rozebrání z přednášky Lekce 6 do podrobností
    • ukázky z manuálu unixového příkazu "test EXPRESSION",
    • Příkladu 6.10/11 "Jednoduché aritmetické výrazy".
  • Volitelně další ukázky induktivních definic "z reálného života", nejspíše příklady definic syntaxe a sémantiky v informatických oblastech, které by už snad studenti mohli znát.
  • Reflexivní, symetrický, tranzitivní uzávěr relace jako speciální případy induktivních definic. Procvičení především tranzitivního uzávěru na obrázcích a jinak.
    • Zdůrazňujeme, že tranzitivní uzávěr je nejlepší hledat a pochopit na grafu relace ("po šipečkách")!

Možné příklady k procvičení skládání funkcí

  • Funkce f: Z->Z je dána jedním z níže uvedených vztahů. Úkolem je určit, jestli se jedná o funkci prostou, surjektivní nebo také bijekci:
    • f(x) = x+7, f(x) = 3x+1
    • f(x) = x^2+x+1
    • f(x) = x^3+3x^2+3x+1, f(x) = x^3-9x
  • Jak se změní odpovědi v předchozí otázce, pokud se změní obory funkce f na f: R->R ?
  • Níže jsou dány funkce f,g. Vypočítejte složení "f po g" i složení "g po f", tj. funkce f(g(x)) a g(f(x)), a porovnejte je mezi sebou:
    • f(x) = 2x+3, g(x) = 3x-1
    • f(x) = x-1, g(x) = x^2-2x+3
  • Níže jsou dány funkce f,h : R->R. Určete funkci g: R->R takovou, aby platilo, že složení "g po f" je rovno funkci h, neboli zjednodušeným zápisem g(f(x)) = h(x) :
    • f(x) = x+2, h(x) = 3x-9
    • f(x) = x-1, h(x) = 5
    • f(x) = 2x-1, h(x) = 4x+3
  • Vyjádřete aritmetickým vzorcem inverzní funkci k funkci f(x) = 2x+6.
  • Na jakém definičním oboru funkce f vyjádřené jako f(x) = x^2-2x+1 existuje inverzní funkce k f ?

Možné příklady k procvičení permutací

  • Permutace P množiny {1,2,3,4,5,6,7} je dána níže uvedeným seřazením svých prvků. Vyjádřete ji pomocí jejích cyklů.
    • P = (7,6,3,2,1,4,5)
    • P = (2,6,5,7,4,3,1)
    • P = (2,3,7,6,1,4,5)
  • Dokažte, že složení dvou permutací na stejné množině je opět permutace.