Hello, dear friend, you can consult us at any time if you have any questions, add WeChat: daixieit


COMP1017(G51MCS)-E1

SCHOOL OF COMPUTER SCIENCE

A LEVEL 1 MODULE, AUTUMN SEMESTER 2016-2017

MATHEMATICS FOR COMPUTER SCIENTISTS

 

1. Questions on Number theory, Logic, Sets, and Functions.

(a) For a non-empty tuple of positive integers 1, 2, ⋯ ,  , let

CD(1, 2, ⋯ ,  ) = { ∈ ℕ: ∀1 ≤  ≤ | }

be the set of natural numbers that are common divisors of all 1, 2, ⋯ ,  .

(i)   Using the Fundamental Theorem of Arithmetic (FTA), find CD(420, 200, 315) .

[4 marks]

(ii)  Prove or give a counter example that for positive integers 1, 2, 3 , if CD(1, 2, 3) = {1},

then CD(1  ∙ 2, 3) = {1}, where 1  ∙ 2  denotes the multiplication of 1  and 2 .

[6 marks]

(iii) Without using the FTA, prove that for positive integers  and ′ , if CD(′) = {1}  then,

for all integers  ,

( ∙ ′)| ↔ | ∧ ′|

[7 marks]

(b) Let  = {1  = 2, 2  = 3, 3  = 5, ⋯ ,  }  be the set of the first  prime numbers. For example, 5  = {2, 3, 5, 7, 11} . Let )  = { ∈ ℕ: ∀0 ≤  ≤ , ∃0 ≤  ≤  ∈ ℕ,   ∈  ,  = 11  ∙ 22  ∙ ⋯ ∙    ∙ ⋯ ∙   } be the set of integers that can be factorised into the multiplication of the first  prime numbers, where the multiplicity of each prime number is less than or equal to a positive integer  .

(i)   Given an example of the integer  ∈  and explain why it is valid.

[4 marks]

(ii)  Specify the cardinality of  Show your work.

[4 marks]

(iii) Let () denote the power set of  . Define the function )  → () such that () = {  ∈ : ∀0 ≤  ≤  > 0,  = 11  ∙ 22  ∙ ⋯ ∙     ∈ ) } .

Show that  is surjective (i.e., onto) but not injective (i.e., not one-to-one).

[9 marks]

2. Questions on Logic, Sets, Induction, and Relations.

(a) A set  is defined recursively by

Basic step: 0 ∈ 

Recursive step: if  ∈  , then  + 3 ∈  and  + 5 ∈  .

(i)   Determine the set  ∩ { ∈ ℤ: 0 <  < 12} .

[5 marks]

(ii)  Prove that every integer  ≥ 8 is contained in  .

[8 marks]

(b) Let  = {} . Define a binary relation σ on () the power set of  , by  σ   if and only if  ⊆  .

(i)  Specify  ×  and |()| .

[4 marks]

(ii)  How many different binary relations can be defined on the set ? Show your work.

[4 marks]

(iii) Is σ reflexive, antisymmetric, and/or transitive? Explain your answer.

[6 marks]

(iv) Represent the relation σ as a Boolean matrix  , and determine 2 . Show your work.    [6 marks]


3. Questions on Sets, Counting, and Probability.

(a) Suppose that  and  are events from a sample space  . Denote the probability of  and  as () and () respectively.

(i)   Let  = {1, 2, 3, 4, 5},  = {1, 2, 4}, and  = {2, 5} . Assuming each sample   ,  = 1, ⋯ ,4 is equally likely but 5   happens as twice likely as the rest of the samples. Determine the values of () and () respectively. Justify your answer.

[5 marks]

(ii)  Under the same conditions given in (i), determine the conditional probability (|) .

Justify your answer.

[4 marks]

(iii) Given that () ≠ 0 and () ≠ 0, show that if (|) < (), then (|) < () .

[7 marks]

(b) A committee of five is to be chosen randomly from a collection of 4 women and 8 men.

(i)   How many different committees of five people can be formed? Justify your answer.

[5 marks]

(ii)  How many different committees of five can be formed, if at least two men and at least

two women are to be on the committee of five? Justify your answer.

[8 marks]

(iii) What is the probability that there are exactly 3 women and two men chosen, given that

the constraints in part (ii) hold?

[4 marks]