Demo 1
Transcription
Demo 1
Insinöörimatematiikka A Demonstraatio 1, 8.9.2015 Demoryhmäjako ilmoitetaan kurssin nettisivulla viikonlopun aikana. Tarkista nettisivulta mihin demoryhmään kuulut. 1. Latinalaiset aakkoset on kehitetty kreikkalaisen aakkoston pohjalta ja niinpä käännökset α 7→ a, β 7→ b, γ 7→ g , . . . ovat usein suoraviivaisia. Tosin kreikkaξ , θ, χ ja ψ translitteroidaan suomen kieleen yleensä laisen aakkoston kirjaimet konsonaattipareina ks, th, kh ja ps. ∆ιπλoυν oρωσιν oι µαθoντ ς γραµµατ α ja ∆ως µoι πα στ ω και τ αν γαν κινασω . Kirjoita latinalaisin aakkosin Vastaus: Diploun orosin oi mathontes grammata (tuplasti näkevät ne jotka osaavat kirjaimet (Pythagoras)) Dos moi pa sto kai tan gan kinaso (Antakaa minulle jotain jonka päällä seistä, niin siirrän maata (Arkhimedes)). Translitterointi ei ole yksikäsitteinen, ja siitä puuttuvat mahdolliset aksentit. 2. Kirjoita summa 1+ käyttämällä 1 1 1 1 1 + + + + ... + 3 5 7 9 199 Σ-merkintää. Vastaus: 100 X i=1 1 . 2i − 1 3. Kirjoita edellisen tehtävän summa käyttämällä Σ-merkinnässä erilaisia sum- mausindeksin alku- ja loppuarvoja. Vastaus: Esimerkiksi 99 X i=0 1 2i + 1 tai 101 X i=2 1 . 2i − 3 4. Kirjoita tulo 7 Y 2 · (3k − 2)2 k=1 ilman Π-merkintää. Vastaus 2 · 12 · 2 · 42 · 2 · 72 · 2 · 102 · 2 · 132 · 2 · 162 · 2 · 192 (= 156732804300800) Sovella tehtävissä 5-7 luentokirjallisuuden johdantoluvussa esitettyjä arviointitekniikoita. 5. Osoita yksinkertaisilla arvioinneilla, että x5 + 3x4 + 7x3 + x + 1 ≥ x kun x ≥ 1. x ≥ 1, on x2 = x · x ≥ 1 · 1 = 1, x3 = x2 · x ≥ 1 · 1 = 1, . . ., · x ≥ 1 · 1 = 1 ja siis Vastaus: Jos x5 = x4 x5 +3x4 +7x3 +x+1 ≥ x5 +3·1+7·1+1+1 ≥ x5 +0+0+0+0 ≥ x·x4 ≥ x·1 = x 6. Osoita yksinkertaisella arvioinnilla, että jos x ≥ 3, x ≥ 3, niin x2 = x · x ≥ 3 · 3 ≥ 9 x ≥ 3, on − x32 ≥ − 13 , ja edelleen Vastaus: Jos että jos 1− − 3x3 Vastaus: Jos = x5 (1 x ≥ 3, − A>0 3 9 ≤ x ≥ 3, 3 x2 = ≥ 2 3. 1 3 . Tästä seuraa, x5 − 3x3 + 1 ≥ 32 x5 . niin 3 ). x2 on 3 2 2 ) ≥ x5 · = x5 . x2 3 3 x5 − 3x3 + 1 ≥ x3 − 3x3 + 0 = x5 (1 − 8. Olkoon 3 x2 1− 3 1 2 ≥1− = . 2 x 3 3 7. Osoita yksinkertaisilla arvioinneilla, että jos 5 Ohje: x ja niin A ≤ C ja B ≤ D. D < 0? Miten tulot AB CD ja suhtautuvat toisiinsa jos mutta Vastaus: Tuloja 2(−5), 3(−4), 4(−3) | {z } | {z } | {z } −10 −12 ja −12 5(−2) | {z } havainnoimalla todetaan, että −10 tehtävässä mainituilla ehdoilla tulo voi pienentyä, pysyä ennallaan tai suurentua. 9. Valitse sopivat symbolit ja esitä seuraava lause predikaattilogiikan muodollisessa esitysasussa. Jos Antti on pätevämpi kuin Bertta, ja Bertta pätevämpi kuin Cecil, on Antti Ceciliä pätevämpi. Vastaus: Olkoon P (x, y) kaksipaikkainen predikaattisymboli, jonka aiottu tul- kinta on x on pätevämpi kuin y sekä a, b, ja c nimiin liittyvät vakiosymbolit. Lause voidaan formuloida muodossa P (a, b) ∧ P (b, c) → P (a, c) 10. Valitse sopivat symbolit ja esitä seuraava lause predikaattilogiikan muodollisessa esitysasussa. Kaikki ovat tasa-arvoisia, mutta jotkut ovat toisia tasaarvoisempia. Vastaus: Yritys 1: Kaksipaikkaisella predikaattisymbolilla tasa-arvoinen B(x, y) A(x, y) aiottu tulkinta on x y :n kanssa, minkä lisäksi kaksipaikkaisella predikaattisymbolilla y . Lause on aiottu tulkinta x nauttii enemmän tasa-arvoisuutta kuin voidaan formuloida muotoon (∀x)(∀y)A(x, y) ∧ (∃x)(∀y)B(x, y). Ongelma tässä muotoilussa on, että predikaattien A ja B suhdetta ei voi ra- kenteellisesti esittää, vaikka aiottu tulkinta intuitiivisesti edellyttäisi sitä. Yritys 2: Kaksipaikkaisella predikaattisymbolilla A(x, y) on sama tulkinta kuin aiemminkin, ja lause muotoillaan seuraavasti: (∀x)(∀y)A(x, y) ∧ (∃x)(∃y)¬A(x, y). Ongelma tässä muotoilussa on, että näin saatu lause on kaikissa tulkinnoissa epätosi, siis sisäisesti ristiriitainen. Näistä, ja muista vastaavista muotoiluyrityksistä voidaan havaita, että lauseen kääntämisessä predikaattilogiikan kielelle esiintyy ongelmia. Ongelmat johtuvat tulkinnasta riippuen joko siitä, että määreet tasa-arvoinen ja tasa-arvoisempi eivät liity toisiinsa (vaikka näin yritetään uskotella) tai siitä että että alkuperäinen lause on sisäisesti ristiriitainen (vaikka toisin yritetään uskotella). 11. Valitse sopivat symbolit ja esitä seuraava päättely predikaattilogiikan muodollisessa esitysasussa: Suuri henki tuntee tarkalleen kaikki ne, jotka eivät tunne itseään. Ohje: Käytä kaksipaikkaista predikaattisymbolia tulkinta on x tuntee Vastaus: Olkoon s A(x, y), jonka aiottu y :n. T (x, y) x tuntee y :n. Suureen henkeen viittaava vakiosymboli, ja paikkainen predikaattisymboli, jonka aiottu tulkinta on kaksiLause voidaan formuloida muodossa (∀x)(T (s, x) ↔ ¬T (x, x)) Mielenkiintoinen lisähuomio saadaan havaitsemalla, että lauseesta pitäisi seurata, että T (s, s) ↔ ¬T (s, s), mikä tulkitaan Suuri henki tuntee itsensä tarkalleen silloin kuin ei tunne itseään. Tämä on yksi vaihtoehtoinen muotoilu ns. Russelin paradoksista. 12. Kirjoita tehtävän 7 väittämä x on suurempi kuin 3 5 − 3x3 + 1 on suurempi kuin 2 5 3 x , kunhan x predikaattilogiikan muodollisessa esitysasussa. Vastaus: 1) Lyhennysmerkinnät sallien: (x > 3) → (x5 − 3x3 + 1 > 32 x5 ) 2) Lyhennysmerkinnät sallimatta: S(x, 3) → S(s(e(v(x), t(k1 , k2 (x)), y)), t(m, v(x))), missä S on kaksipaikkainen predikaatti aiotulla tulkinnalla nen funktiosymboli aiotulla tulkinnalla tulkinnalla −, t ja 2 3. >, s ( ) 5 , k2 tulkinnalla kaksipaikkai- kaksipaikkainen funktiosymboli kaksipaikkainen funktiosymboli tulkinnalla ·, funktiosymboli tulkinnalla 3, 1, +, e v yksipaikkainen ( )3 , sekä k1 , y , ja m tulkinnoilla