Жуков, П.Г. Ключарев ИЗБРАННЫЕ ЗАДАЧИ ПРИКЛАДНОЙ ДИСКРЕТНОЙ ГЕОМЕТРИИ Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. <...> Избранные задачи прикладной дискретной геометрии : учеб. пособие / Д. А. Жуков, П.Г. Ключарев. <...> Рассмотрены алгебраические и комбинаторные свойства различных подмножеств булева куба, нашедшие применение в теории булевых функций, теории сложности, защите информации и теории кодирования. <...> Приведены задачи с подробными решениями и упражнения различной степени сложности, предназначенные как для первоначального, так и для углубленного освоения методов дискретной математики и комбинаторного анализа. <...> УДК 519.1(075.8) ББК 22.176 Учебное издание Жуков Дмитрий Александрович Ключарев Петр Георгиевич ИЗБРАННЫЕ ЗАДАЧИ ПРИКЛАДНОЙ ДИСКРЕТНОЙ ГЕОМЕТРИИ Редактор О.М. <...> Одним из наиболее замечательных объектов комбинаторики является многомерный булев куб. <...> Комбинаторные свойства булева куба находят многочисленные приложения при передаче и защите информации, в дискретной геометрии и теории алгоритмов, в теории графов и комбинаторном анализе, в теории булевых функций и параллельных вычислениях и с развитием этих дисциплин становятся неотъемлемой частью обязательных университетских курсов. <...> На многочисленных примерах разобраны метрические свойства подмножеств булева куба, рассмотрены код Хемминга и код Грея, доказана теорема Шпернера. <...> Функция ρ называется метрикой, или расстоянием, на множестве X, если она удовлетворяет трем свойствам, которые называются аксиомами метрики: Пусть X — произвольное множество и ρ :XЧX → R — неко2 |=2n при всех n ∈ N. + ρ(y, z). <...> Пара (X, ρ) называется в этом случае метрическим простран=0⇔x=y; 3) неравенство треугольника: ∀ x, y, z ∈X ρ(x, z) ≤ ρ(x, y)+ 1) симметричность: ∀ x, y ∈X ρ(x, y)= ρ(y,x); 2) неотрицательность: ∀ x, y ∈X ρ(x, y)≥0, причем ρ(x, y)= упорядоченных наборов нулей и единиц длины n, называется булевым кубом размерности n. <...> Его элементы — двоичные наборы — будем обозначать греческими <...>
_Избранные_задачи_прикладной_дискретной_геометрии.pdf
УДК 519.1(075.8)
ББК 22.176
Ж86
Рецензенты: А.Н. Велигура, А.Ю. Голубков
Ж86
Жуков Д. А.
Избранные задачи прикладной дискретной геометрии : учеб.
пособие / Д. А. Жуков, П.Г. Ключарев. — М.: Изд-во МГТУ
им. Н. Э. Баумана, 2012. — 53, [3] с. : ил.
Рассмотрены алгебраические и комбинаторные свойства различных
подмножеств булева куба, нашедшие применение в теории булевых
функций, теории сложности, защите информации и теории
кодирования. Приведены задачи с подробными решениями и упражнения
различной степени сложности, предназначенные как для первоначального,
так и для углубленного освоения методов дискретной
математики и комбинаторного анализа.
Для студентов первого курса, обучающихся специальностям «Компьютерная
безопасность» и «Информационная безопасность автоматизированных
систем».
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект
№ 11-01-00508).
УДК 519.1(075.8)
ББК 22.176
Учебное издание
Жуков Дмитрий Александрович
Ключарев Петр Георгиевич
ИЗБРАННЫЕ ЗАДАЧИ ПРИКЛАДНОЙ ДИСКРЕТНОЙ ГЕОМЕТРИИ
Редактор О.М. Королева
Корректор О.В. Калашникова
Компьютерная верстка В.И. Товстоног
Подписано в печать 05.07.2012. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 3,26. Тираж 100 экз. Изд. № 47.
Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.
-МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012
c
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1. Булев куб как метрическое пространство . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2. Подкуб и слой в булевом кубе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3. Булев куб как линейное векторное пространство. . . . . . . . . . . . . . . . 11
4. Укладка куба на плоскости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5. Коды Грея . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
6. Комбинаторные свойства шара и сферы в булевом кубе . . . . . . . . . 27
7. Расстояние между подмножествами булева куба . . . . . . . . . . . . . . . . 33
8. Сравнимые и несравнимые наборы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
9. Теорема Шпернера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
10. Разбиение куба на шары: код Хемминга. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Стр.56