Основы дискретной математики

Санкт-Петербург, осень 2017

Описание

Целью курса является знакомство слушателей с основными понятиями и методами дискретной математики.

Правила сдачи курса:

Будет выдано семь домашних заданий, на одном из последних семинаров состоится контрольная работа. Для засчитывания курса необходимо сдать хотя бы пять домашних заданий на проходной балл (обычно это ≈70-80% от максимума баллов за задание) и засчитать контрольную.

Алгоритм выставления оценок:

  • 5 — засчитано 7 домашних заданий и контрольная
  • 4 — засчитано 6 домашних заданий и контрольная
  • 3 — засчитано 5 домашних заданий и контрольная

Если вы набрали 90% от суммы баллов по всем домашним заданиям, автоматически засчитываются все 7. Контрольную в этом случае сдать всё равно нужно.

Таблица с результатами домашних заданий доступна по ссылке:

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1QvzwJnxjqwup8tWtbaN3ulUtX9DYJVHgYt5TuDRVPKw/edit?usp=sharing

По всем вопросам о курсе, семинарах и домашних заданиях можно писать преподавателю практики Михаилу Слабодкину на slabodkinm@gmail.com

Преподаватели

Список лекций

Элементарная комбинаторика

Основные комбинаторные величины и простейшие комбинаторные формулы. Числа размещения и сочетания (с повторениями и без повторений). Бином Ньютона и биномиальные коэффициенты. Простейшие соотношения на биномиальные коэффициенты. Треугольник Паскаля. Обобщение бинома Ньютона и мультиномиальные коэффициенты.

Принцип включений-исключений

Формула включений-исключений. Субфакториалы (задача о беспорядках). Формула обращения Мебиуса.

Частично упорядоченные множества

Понятие частично упорядоченного множества. Функция Мебиуса для частично упорядоченного множества. Цепи и антицепи. Теорема Дилуорса (б/д). Теорема Мирского.

Группа перестановок

Четность перестановки, разложение в произведение транспозиций, разбиение на циклы, четность цикла, классы сопряженных и циклический тип перестановки.

Разбиения числа в сумму слагаемых

Задачи о разбиениях чисел на слагаемые. Упорядоченные и неупорядоченные разбиения. Диаграммы Юнга. Рекуррентные соотношения для функций разбиения. Теоремы Харди- Рамануджана (б/д).

Рекуррентные соотношения. Числа Каталана и числа Белла

Рекуррентные соотношения. Числа Каталана и числа Белла. Различные интерпретации чисел Каталана.

Методы линейной алгебры в комбинаторике

Использование линейной алгебры для доказательства комбинаторных результатов. Различные примеры использования этого метода (неравенство Фишера, (n,k)-плотные множества, множества с двумя расстояниями и т.д.)

Основы теории графов

Графы и орграфы. Основные определения. Матрицы смежности и инцидентности. Маршруты, пути и циклы. Связность, компоненты связности. Деревья и их свойства.

Ориентированные графы

Связность орграфов: различные виды связности, компоненты сильной связности, граф компонент. Турнирные графы. Гамильтоновы пути в турнирном графе. Теорема Редеи (б/д). Циклы в сильно связных турнирах. Теорема Муна.

Раскраски графов

Двудольные графы, критерий двудольности. Вершинные и реберные раскраски графа. Простейшие свойства раскрасок. Теорема Брукса. Теоремы Визинга и Гупты (б/д). Совершенные графы. Слабая и сильная гипотезы Бержа: доказательство слабой гипотезы.

Паросочетания и покрытия

Независимые множества и покрытия. Связь между ними. Паросочетания в двудольном графе: теоремы Холла и Кёнига. Вывод теоремы Дилуорса из теоремы Кёнига.

Планарные графы

Планарные и плоские графы. Формула Эйлера и следствия из нее. Понятие двойственного графа. Критерий раскрашиваемости граней в 2 цвета. Раскраска вершин планарного графа в 5 цветов. Гипотеза о четырех красках: формулировка, эквивалентность Тейта (б/д), обсуждение компьютерного доказательства. Теорема Куратовского (б/д).