ساختارهای گسسته

نیم‌سال بهار ۱۴۰۵
مدرس حمید ضرابی زاده

اهداف درس

هدف از اين درس، آشنایی دانشجویان با مفاهیم، ساختارها و تکنیک‌هایی از ریاضیات گسسته است که به‌طور گسترده در علوم و مهندسی کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. ایجاد مهارت‌های زیربنایی از جمله فهم و ساخت اثبات‌های دقیق ریاضی، تفکر خلاقانه در حل مسائل، آشنایی با نتایج اولیه در منطق، ترکیبیات، نظریه‌ی اعداد، نظریه‌ی گراف‌ها و نظریه‌ی محاسبات، و نیز فراهم آوردن پیش‌نیاز ریاضی موردنیاز برای بسیاری دیگر از دروس ارائه‌شده در گرایش‌های مختلف مهندسی و علم کامپیوتر از اهداف این درس به شمار می‌رود.

ریز مواد

  • شمارش (۳ جلسه)
    • اصول اولیه‌ی شمارش، جایگشت‌ها و ترکیب‌ها
    • ضرایب دوجمله‌ای، جایگشت‌ها و ترکیب‌های باتکرار
    • اصل طرد و شمول، توزیع اشیا درون جعبه‌ها
  • منطق (۲ جلسه)
    • منطق گزاره‌ها، گزاره‌های هم‌ارز، گزاره‌نماها، سورها
    • اصول استنتاج، روش‌های اثبات
  • استقرای ریاضی (۲ جلسه)
    • مراحل استقرا، قوی کردن فرض استقرا
    • استقرای قوی، استقرای ساختاری، اصل خوش‌ترتیبی
  • مجموعه‌ها و توابع (۲ جلسه)
    • عملگرهای مجموعه‌ای، مجموعه‌های شمارا و ناشمارا
    • انواع توابع، ترکیب توابع، کاردینالیتی، قضیه‌ی شرودر-برنشتین
  • نظریه‌ی اعداد (۲ جلسه)
    • بخش‌پذیری، لم بزو، الگوریتم اقلیدس، اعداد اول
    • محاسبات پیمانه‌ای، تابع اویلر، قضیه‌ی فرما، رمزنگاری
  • اصل لانه‌ کبوتری (۱ جلسه)
    • اثبات وجودی، مسائل عددی، مسائل هندسی
  • روابط بازگشتی (۳ جلسه)
    • کاربردهای روابط بازگشتی، مسائل بازگشتی
    • حل روابط بازگشتی (همگن و غیر همگن)
    • توابع مولد، کاربرد در مسائل شمارشی و حل روابط بازگشتی
  • رابطه‌ها و ترتیب جزئی (۲ جلسه)
    • رابطه‌ها و خواص آن‌ها، نمایش روابط، بستار رابطه‌ها
    • مجموعه‌های مرتب جزئی، نمودار هاس، ترتیب توپولوژیکی
    • مشبکه‌ها، جبر بول، خواص جبر بول
  • نظریه‌ی گراف‌ها (۵ جلسه)
    • تعاریف اولیه، نمایش گراف‌ها، یک‌ریختی گراف‌ها
    • مسیرها و همبندی، مسیرهای اویلری، قضیه‌ی اویلر
    • دور همیلتنی، قضیه‌ی دیراک، رنگ‌آمیزی گراف‌ها
    • گراف‌های مسطح، فرمول اویلر، رنگ‌آمیزی گراف‌های مسطح
    • درخت‌ها و جنگل‌ها، درخت‌های فراگیر، درخت‌های فراگیر کمینه
  • مدل‌سازی محاسبات (۲ جلسه)
    • زبان‌ها و ماشین‌ها، ماشین‌های با حالات متناهی، زبان‌های منظم
    • ماشین تورینگ، تصمیم‌پذیری، تز چرچ-تورینگ

ارزیابی

  • ده سری تمرین نظری (بدون تحویل)
  • دو آزمون‌ میان‌ترم (غیرحضوری، هر یک ۶ نمره)
  • آزمون‌ پایانی (غیرحضوری، ۸ نمره)
  • اختیاری: تهیه‌ی ویدئوی حل تمرین (هر تمرین ۰٫۵ نمره‌ی اضافی)

کتاب درسی

  1. K. H. Rosen. Discrete Mathematics and Its Applications. 8th Edition, McGraw Hill, 2018.

مراجع کمکی

  1. R. P. Grimaldi. Discrete and Combinatorial Mathematics: An Applied Introduction. 5th Edition, Pearson Addison Wesley, 2004.
  2. A. Engel. Problem-Solving Strategies. Springer, 1998.