Изменения
Нет описания правки
# Докажите, что для достаточно больших $n$ существует код Грея, который отличается от любого, полученного из зеркального перестановкой столбцов, отражением и циклическим сдвигом строк
# 🤔 Код Грея назвается монотонным, если нет таких слов $g_i$ и $g_j$, что $i < j$, а $g_i$ содержит на 2 или больше единиц больше, чем $g_j$. Докажите, что существует монотонный код Грея
# Выведите рекуррентную формулу для числа комбинаторных объектов: вектор длины $2n$, в котором каждое число от $1$ до $n$ встречается ровно два раза.
# Коды Грея для перестановок. Предложите способ перечисления перестановок, в котором соседние перестановки отличаются обменом двух соседних элементов (элементарной транспозицией).
# Коды Грея для сочетаний. Предложите способ перечисления сочетаний, в котором соседние сочетания отличаются заменой одного элемента.
# Коды Грея для размещений. Предложите способ перечисления размещений, в котором соседние размещения отличаются заменой одного элемента в одной позиции.
# Докажите, что $C_r^mC_m^k=C_r^kC_{r-k}^{m-k}$.
# Докажите, что $\sum_{k=0}^n C_{m+k}^k=C_{m+n+1}^n$.
# Докажите, что $\sum_{k=0}^n C_r^kC_s^{n-k}=C_{r+s}^n$.
# Докажите, что число Каталана $C_n = \frac{1}{n+1}C_{2n}^n$.
# Докажите, что число различных триангуляций правильного $n$-угольника равно числу Каталана. В этом и нескольких следующих заданиях номер соответствующего числа Каталана может отличаться от $n$, требуется также установить соответствие между размером задачи и номерами чисел Каталана.
# Докажите, что число двоичных деревьев с $n$ вершинами равно числу Каталана.
# Докажите, что число подвешенных деревьев с порядком на детях с $n$ вершинами равно числу Каталана.
# Будем называть последоватедовательность ''сортируемой стеком'', если ее можно отсортировать, используя в произвольном порядке следующие операции: (а) взять первый элемент входной последовательности и положить в стек (б) взять верхний элемент стека и отправить в конец выходной последовательности. Докажите, что число перестановок $n$ элементов, сортируемых стеком, равно число Каталана.
# Докажите, что число перестановок $n$ элементов, в которых нет возрастающей последовательности длины 3, равно числу Каталана.
# Докажите, что число способов расставить числа от 1 до $2n$ в прямоугольник $2 \times n$, чтобы числа в каждой строке и каждом столбце возрастали, равно числу Каталана.
# Матрица Ханкеля - матрица $n \times n$, такая что $a[i][j] = C_{i+j-2}$. Докажите, что определитель матрицы Ханкеля равен 1.
# Факториальная система счисления. Рассмотрим систему счисления, где бесконечно много цифр, в $i$-м разряде (нумерация разрядов с 1 от младшего к старшему) разрешается использовать цифры от 0 до $i$, вес $i$-го разряда $i!$. Докажите, что у каждого положительного числа ровно одно представление в факториальной системе счисления (с точностью до ведущих нулей). Предложите алгоритм перевода числа в факториальную систему счисления.
# Как связана факториальная система счисления и нумерация перестановок?
# Фибоначчиева система счисления. Рассмотрим систему счисления, где есть две цифры, 0 и 1. Пусть нумерация разрядов ведется с 1 от младшего к старшему, вес $i$-го разряда $F_i$, где $F_i$ - $i$-е число Фибоначчи ($F_0 = 1$, $F_1 = 1$, нулевой разряд не используется). При этом запрещается исползовать две единицы в соседних разрядах. Сколько представлений в Фибоначчиевой системе счисления у положительного числа $x$? Предложите алгоритм перевода числа в фибоначчиеву систему счисления.
# Свяжите фибоначчиеву систему счисления с нумерацией каких-либо комбинаторных объектов.
# Укажите способ подсчитать число разбиений заданного $n$-элементного множества на $k$ упорядоченных непустых подмножеств (например, для $n = 3$, $k = 2$ есть следующие разбения: $\{[1], [2, 3]\}$, $\{[1], [3, 2]\}$, $\{[1, 2], [3]\}$, $\{[1, 3], [2]\}$, $\{[2, 1], [3]\}$, $\{[2], [3, 1]\}$.
# Подъемом в перестановке называется пара соседних элементов, таких что $a_{i-1} < a_i$. Выведите рекуррентную формулу для числа перестановок $n$ элементов с $k$ подъемами
# Неподвижной точкой в перестановке называется элемент $a_i = i$. Выведите рекуррентную формулу для числа перестановок $n$ элементов с $k$ неподвижными точками
# Выведите рекуррентную формулу для числа разбиений числа $n$ на нечетные слагаемые
# Выведите рекуррентную формулу для числа разбиений числа $n$ на нечетное число слагаемых
# Выведите рекуррентную формулу для числа разбиений числа $n$ на различные слагаемые
# Предложите алгоритм подсчета количества разбиений числа $n$ на слагаемые за $O(n\sqrt{n})$.
# Выведите рекуррентную формулу для числа разбиений числа $a+ib$, где $a$ и $b$ целые неотрицательные числа, на комплексные слагаемые вида $c + id$, где $c$ и $d$ целые неотрицательные числа, хотя бы одно из которых положительно.
# Раскрашенные слагаемые. Будем называть разбиение числа $n$ на положительные слагаемые раскрашенным, если каждому слагаемому сопоставлен один из $k$ заданных цветов. Два разбиения считаются одинаковыми, если слагаемые в одном из них можно переставить так, чтобы получилось другое разбиение (цвета после перестановки тоже должны совпасть). Выведите рекуррентную формулу для числа раскрашенных разбиений числа $n$ на слагаемые
# Разноцветные слагаемые. Будем называть разбиение числа $n$ на положительные слагаемые разноцветным, если каждому слагаемому сопоставлен один из $k$ заданных цветов, причем одинаковым числам в разбиении не сопоставляются одинаковые цвета. Два разбиения считаются одинаковыми, если слагаемые в одном из них можно переставить так, чтобы получилось другое разбиение (цвета после перестановки тоже должны совпасть). Выведите рекуррентную формулу для числа разноцветных разбиений числа $n$ на слагаемые
# Группа называется абелевой, если для любых двух элементов выполнено $ab = ba$. Какое минимальное число элементов может быть в неабелевой группе?
# Найдите число таких различных булевых функций от 2 переменных, что ни одна из них не может быть получена ни из какой другой навешиванием отрицаний над переменными
# Найдите число таких различных булевых функций от $n$ переменных, что ни одна из них не может быть получена ни из какой другой навешиванием отрицаний над переменными
# Выведите формулу для числа ожерелий из $n$ бусинок $k$ цветов с точностью до циклического сдвига и отражения.
# Выведите формулу для числа ожерелий из $n$ бусинок 2 цветов с точностью до циклического сдвига, в которых ровно две белые бусины.
# Выведите формулу для числа ожерелий из $n$ бусинок 2 цветов с точностью до циклического сдвига, в которых ровно $k$ белых бусин.
# Пусть $p$ простое. Найдите число ожерелий из $p^2$ бусинок 2 цветов с точностью до циклического сдвига.
# Пусть $p$ и $q$ простые. Найдите число ожерелий из $pq$ бусинок 2 цветов с точностью до циклического сдвига.
# Выведите формулу для числа раскрасок $n$ шаров в $k$ цветов, порядок не важен.
# Выведите формулу для числа раскрасок прямоугольника $n \times m$ в $k$ цветов с точностью до отражения относительно горизонтальной и вертикальной оси.
# Выведите формулу для числа раскрасок граней тетраэдра в $k$ цветов с точностью до любого поворота в 3D.
# Выведите формулу для числа раскрасок ребер тетраэдра в $k$ цветов с точностью до любого поворота в 3D.
# Выведите формулу для числа раскрасок граней куба в $k$ цветов с точностью до любого поворота в 3D.
# Выведите формулу для числа раскрасок ребер куба в $k$ цветов с точностью до любого поворота в 3D.
# Выведите формулу для числа раскрасок граней октаэдра в $k$ цветов с точностью до любого поворота в 3D.
# Почему мы не сделали задачу про вершины тетраэдра, вершины куба, вершины и ребра октаэдра? Неужели оставили на контрольную?
# Пусть 2 - множество из двух различных элементов, каждый из которых имеет вес 1. Можно условно называть их черный и белый. Что представляет собой $Seq(2)$? Посчитайте число элементов для него, в зависимости от веса.
# Что представляет собой $Set(2)$? Посчитайте число элементов для него, в зависимости от веса.
# Что представляет собой $MSet(2)$? Посчитайте число элементов для него, в зависимости от веса.
# Что представляет собой $Cycle(2)$? Посчитайте число элементов для него, в зависимости от веса.
# Пусть $F$ - множество из двух различных элементов, один из которых имеет вес 1, а другой - 2. Можно условно называть их маленький и большой. Что представляет собой $Seq(F)$? Посчитайте число элементов для него, в зависимости от веса.
# Что представляет собой $Set(F)$? Посчитайте число элементов для него, в зависимости от веса.
# Что представляет собой $MSet(F)$? Посчитайте число элементов для него, в зависимости от веса.
# Что представляет собой $Cycle(F)$? Посчитайте число элементов для него, в зависимости от веса.
# Пусть $A$ - комбинаторные объекты. Выведите формулу для числа элементов в зависимости от веса для $Pair(Seq(A), Seq(A))$.
# Пусть $A$ - комбинаторные объекты. Обозначим как $Seq^+(A)$ множество непустых последовательностей из элементов $A$. Выведите рекуррентную формулу для числа элементов в зависимости от веса для $Seq^+(Seq^+(A))$.
# Пусть $A$ - комбинаторные объекты. Обозначим как $Seq^1(A) = Seq^+(A)$, $Seq^k(A) = Seq^+(Seq^{k-1}(A))$. Выведите рекуррентную формулу для числа элементов в зависимости от веса для $Seq^k(A)$.
# Разбиения на множества. Проинтерпретируйте разбиения $n$-элементного множества на $k$ множеств как конструируемый помеченный комбинаторный объект. Получите альтернативную рекуррентную формулу для чисел Стирлинга 2 рода.
# Разбиения на циклы. Проинтерпретируйте разбиения $n$-элементного множества на $k$ циклов как конструируемый помеченный комбинаторный объект. Получите альтернативную рекуррентную формулу для чисел Стирлинга 1 рода.
# Раскрашенные деревья. Выведите формулу для числа подвешенных деревьев с $n$ вершинами без порядка на детях, раскрашенных в $k$ цветов.
# Раскрашенные деревья. Выведите формулу для числа подвешенных деревьев с $n$ вершинами с порядком на детях, раскрашенных в $k$ цветов.
# Будем называть граф циклическим мультибамбуком, если он устроен следующим образом: есть цикл, из каждой вершины которого выходит путь. Предложите способ посчитать непомеченные циклические мультибамбуки.
# Предложите способ посчитать помеченные циклические мультибамбуки.
# Подсчет помеченных унициклических графов. Граф называется унициклическим, если он содержит ровно один цикл. Предложите способ подсчета помеченных унициклических графов.
# Подсчет помеченных двудольных графов. Граф называется двудольным, если его вершины можно разбить на два множества, таких что ребра соединяют только вершины различных множеств. Сколько существует помеченных двудольных графов?
# Подсчет помеченных связных двудольных графов. Сколько существует помеченных связных двудольных графов?
# Докажите, что в любой перестановке $n$ элементов найдется возрастающая последовательность из $\sqrt{n}$ элементов или убывающая последовательнтсть из $\sqrt{n}$ элементов.
# Докажите, что среди любых 5 точек общего положения на плоскости (никакие три не лежат на одной прямой) можно выбрать 4, которые являются вершинами выпуклого многоугольника.
# Какое число точек необходимо для того, чтобы среди них можно было выбрать 5, являющихся вершинами выпуклого пятиугольник?
# Докажите, что для любого $r$ существует $K(r)$, такое что среди любых $K(r)$ точек общего положения на плоскости (никакие три не лежат на одной прямой) можно выбрать $r$, которые являются вершинами выпуклого многоугольника.
# 🔎 Теорема Ван дер Вардена. Докажите, что для любых $n$ и $k$ найдется такое $W(n, k)$, что если числа от $1$ до $W(n, k)$ покрасить в $k$ цветов, то найдется арифметическая прогрессия длины $n$, покрашенная в один цвет.
# Все клетки бесконечного листа клетчатой бумаги раскрасили в $n$ цветов. Докажите, что найдутся четыре вершины прямоугольника со сторонами, параллельными осям координат, которые покрашены в один цвет.
# Все клетки бесконечного листа клетчатой бумаги раскрасили в $n$ цветов. Докажите, что для любых $k$ и $l$ найдутся $k$ строк и $l$ столбцов, что все $kl$ их клеток пересечения покрашены в один и тот же цвет.
