Дискретные модели управляющих систем

Обязательный курс для аспирантов 1 г/о кафедр ИО, МК, ММП

Курс читает доцент Селезнева Светлана Николаевна

Объявления

Экзамен проходит устно. В билете - два вопроса. Подготовка к ответу в течение одного часа, можно пользоваться любыми источниками. Ответ на билет у доски. Сначала аспирант выписывает на доске заметки к ответу, при этом можно пользоваться только своими записями, сделанными во время часа подготовки. После ответа на оба вопроса билета аспиранту предлагается дополнительный вопрос (определение, теорема, идея доказательства). Ответ на дополнительный вопрос - без источников.

Лекции

Лекция 1. Комбинаторика. Основные комбинаторные числа. Оценки и асимптотики комбинаторных чисел.

Размещения, перестановки, размещения с повторениями, сочетания, их число и рекуррентные формулы для них. Сочетания с повторениями. Теорема о числе сочетаний с повторениями. Оценки и асимптотики биномиальных коэффициентов. Оценки и асимптотики сумм биномиальных коэффициентов. [1] стр. 171-183, 213-214, Слайды к лекции 1

Лекция 2. Графы. Граф и сеть. Оценки числа графов и сетей различных видов. Планарные графы. Формула Эйлера для планарных графов. Теорема Понтрягина-Куратовского.

Графы и сети. Оценка числа псевдографов с q ребрами. Оценка числа деревьев с q ребрами. Планарные графы. Формула Эйлера для планарных графов. Теорема о наибольшем числе ребер в планарном графе. Непланарность графов K5 и K3,3. Теорема Понтрягина-Куратовского. [1] стр. 222-227, 230-233, [2] стр. 26-38, [3] стр. 126-129, Слайды к лекции 2

Лекция 3. Графы. Экстремальная теория графов. Теорема Турана. Теорема Рамсея.

Наследственные свойства графов. Теорема о числе ребер в графах с наследственным свойством. Теорема о числе ребер в графе без треугольников. Теорема Турана о числе ребер в графе без полного графа с n вершинами. Числа Рамсея. Оценки чисел Рамсея. [3] стр. 28-31, [4] стр. 301-302, 308-313, Слайды к лекции 3

Лекция 4. Многозначные логики. Способы представления k-значных функций. Полнота. Система Поста.

Функции k-значной логики. Способы представления k-значных функций: 1-я и 2-я формы, полиномы. Полные системы. Теорема о полноте системы Поста в k-значной логике. [1] стр. 43-50, 69-73, Слайды к лекции 4

Лекция 5. Многозначные логики. Алгоритм распознавания полноты конечных систем k-значных функций. Теорема Кузнецова о функциональной полноте.

Теорема о существовании алгоритма распознавания полноты в k-значной логике. Классы функций, сохраняющих множество и сохраняющих разбиение, их замкнутость. Теорема Кузнецова о функциональной полноте. [1] стр. 50-56, Слайды к лекции 5

Лекция 6. Многозначные логики. Теорема Яблонского. Теорема Слупецкого.

Существенные функции. Три леммы о существенных функциях. Теорема Яблонского. Теорема Слупецкого. [1] стр. 56-65, Слайды к лекции 6

Лекция 7. Многозначные логики. Особенности многозначных логик.

Замкнутый класс и базис замкнутого класса. Теоремы Янова и Мучника о существовании в многозначных логиках замкнутых классов без базиса и со счетным базисом. [1] стр. 67-69, Слайды к лекции 7

Лекция 8. Эксперименты с автоматами. Алгоритмическая неразрешимость проблемы полноты для автоматов.

Конечные автоматы-преобразователи. Отличимость состояний автомата. Теорема Мура о длине эксперимента, отличающего два отличимых состояния конечного автомата. Проблема полноты для конечных автоматов. Теорема о существовании конечных полных систем автоматов. Теорема о несводимости операций суперпозиции и обратной связи друг к другу. Теорема об алгоритмической неразрешимости распознавания полноты систем автоматов. [2] стр. 83-86, [1] стр. 86-113

Лекция 9. Проблема минимизации ДНФ. Локальные алгоритмы. Построение ДНФ сумма тупиковых в классе локальных алгоритмов. Невозможность построения ДНФ сумма минимальных в классе локальных алгоритмов. [3] стр. 12-21

Лекция 10. Асимптотически наилучший метод синтеза СФЭ. Инвариантные классы и их свойства. Синтез СФЭ для функций из некоторых инвариантных классов. [4] стр. 65-69, , [3] стр. 5-10

Лекция 11. Нижние оценки сложности реализации функций алгебры логики π-схемами и формулами.

Лекция 12. Эквивалентные преобразования формул двузначной логики. Пример Линдона.

Лекция 13. Логический подход к контролю исправности и диагностике неисправностей управляющих систем. Тесты.

Лекция 14. Конечные поля и их основные свойства. Коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема.

Литература

1. Яблонский С. В. Введение в дискретную математику. М.: Высшая школа, 2001.
2. Алексеев В.Б. Лекции по дискретной математике. М.: Инфра-М, 2012.
3. Харари Ф. Теория графов. М.: Мир, 1973.
4. Bondy J.A., Murty U.S.R. Graph theory. Springer, 2008.
5. Сапоженко А.А. Некоторые вопросы сложности алгоритмов. М.: Издательский отдел ф-та ВМК МГУ им. М.В. Ломоносова, 2001.
6. Лидл Р., Нидеррайтер Г. Конечные поля. Том 1. М.: Мир, 1988.
7. Нигматуллин Р.Г. Сложность булевых функций. Казань: Изд-во Казанского университета, 1983.

Вопросы к экзамену

Весенний семестр 2016-2017 учебного года

1. Размещения, перестановки, размещения с повторениями, сочетания, их число и рекуррентные формулы для них. Сочетания с повторениями. Теорема о числе сочетаний с повторениями.
2. Поведение последовательности биномиальных коэффициентов. Верхняя оценка биномиального коэффициента. Асимптотика суммы биномиальных коэффициентов.
3. Граф. Оценка числа псевдографов с q ребрами. Оценка числа деревьев с q ребрами.
4. Планарный граф. Формула Эйлера для планарных графов. Непланарность графов K5 и K3,3. Теорема Понтрягина-Куратовского (только формулировка).
5. Наследственные свойства графов. Теорема о числе ребер в графах с наследственным свойством. Теорема о числе ребер в планарном графе.
6. Теорема о числе ребер в графе без треугольников. Теорема Турана о числе ребер в графе без полного графа с n вершинами.
7. Числа Рамсея. Верхняя и нижняя оценки чисел Рамсея.
8. Полная система. Теорема о представимости функций k-значной логики в 1-й форме. Теорема о полноте системы Поста в k-значной логике.
9. Полная система. Теорема о представимости функций k-значной логики во 2-й форме. Теорема о полноте системы полиномов.
10. Полная система. Теорема о существовании алгоритма распознавания полноты в k-значной логике.
11. Полная система. Замкнутый класс. Теорема Кузнецова о функциональной полноте.
12. Замкнутый класс. Классы функций, сохраняющих множество и сохраняющих разбиение, их замкнутость. Критерии их совпадения с Pk.
13. Существенные функции. Леммы о существенных функциях: лемма о трех наборах, основная лемма, лемма о квадрате.
14. Теорема Яблонского о полноте систем функций k-значной логики, содержащих все функции одной переменной, принимающие не более (k-1) значений. Теорема Слупецкого.
15. Шефферовы функции. Критерий шефферовости.
16. Замкнутый класс и базис замкнутого класса. Теоремы Янова и Мучника о существовании в многозначных логиках замкнутых классов без базиса и со счетным базисом.