2018年同等学力申硕计算机综合试题解析--数学基础

声明:该份试题解析是本人自己做了一遍,再根据教材理论来完成本文编写,符号太多编写工作量大,如发现答案有错误或者不够准确请及时给我留言,如需转载请表明出处。感谢所有提出意见和建议,以及帮助过我的朋友。如果觉得还行,欢迎点赞转发,谢谢!

一、(共4分)用逻辑符号表达下列语句(论域为包含一切事物的集合)

1、(2分)集合A的任一元素的元素都是A的元素

解析: P(x): x是集合A的元素;Q(x,y):x是y的元素。

              ∀x ∀y(P(y)∧Q(x,y) → P(x))

2、(2分)天下没有长相完全一样的两个人(要求写出两种形式,一种用全称量词,一种用存在量词)

解析: P(x):x是人;Q(x,y):x和y长相相同;R(x,y):x和y相同

            ∀x ∃yP(x)∧P(y)∧Q(x,y) → R(x,y)

二、填空(1-2题每空1分,3-6题每空2分,共16分)

1、 设A={∅,{∅}},计算∅-A=____∅______,A-P(∅)=______{{∅}}_______,P(A)-{∅} = _{{∅},{{∅}},{∅,{∅}}}_,P(A)⊕A=_{{{∅}},{∅,{∅}}}_.(其中P(A)表示A的幂集)

解析:A={∅,{∅}},∅是空,即不含任何元素,因此∅-A=∅;P(∅) = {∅},A-P(∅)={∅,{∅}}-{∅}={{∅}};P(A)={ ∅,{∅},{{∅}},{∅,{∅}} },P(A)-{ ∅}={ {∅},{{∅}},{∅,{∅}} };P(A)⊕A =(P(A)-A)∪(A-P(A))={{{∅}},{∅,{∅}}}∪∅ = {{{∅}},{∅,{∅}}}

2、 按照无穷公理表示的自然数以及连续统假设,用最简洁的形式写出下列计算结果,其中N表示自然数集合,R表示实数集合。

∩30=____∅______,∩{18,27}=____18____,|N_{N} |=___ℵ₀__,|R_{R} |=__ℵ__

解析:该考点考的是自然数属于每个归纳集的集合和广义交运算。

∩30 = ∩{0,1,2,3,...,29} =∅∩ {0}∩{0,1}∩{0,1,2}∩...∩{0,1,2,3,4,...,28} = ∅

∩{18,27} = {0,1,2,3,...,17} ∩ {0,1,2,3,...,26} =  {0,1,2,3,...,17} =18 =min(18,27)

(仅供参考)连续统假设,不存在比阿列夫零大,比阿列夫小的基数。自然数集合N的基数为ℵ₀ (阿列夫零),实数集合R的基数为ℵ (阿列夫)

3、 将函数f(x)=(1+x+x^2+x^3+... )²(x^2+x^3+x^4+... )³ 展开后x^{14}系数是___495_____

解析:f(x)= (1+x+x^2+x^3+... )²(x^2+x^3+x^4+... )³=(1-x)^{-2}x^6 (1-x)^{-3}=x^6(1-x)^{-5}

根据牛顿二项式公式推广公式(1-x)^{-n} = \sum_{k}^∞C_{(n+k-1,k)}x^k ,则 f(x)=x^6 \sum_{k}^∞C_{(5+k-1,k)}x^k, (n=5) 要满足x^{14},则k=8,从而系数为C_{(12 , 8)} = C_{(12,4)} =\frac{12*11*10*9}{1*2*3*4} =495

4、 如果平面图和它对偶图是同构的,则称此平面图是自对偶的。若G是有n个顶点,m条边的自对偶图,求n和m满足关系式是___m=2n-2____(此关系不含有n和m以外的其他变量)

解析:对偶图满足图G与对偶图G^* 的点跟面数是一样的。同时满足欧拉公式 v-e+r=2 这里的 e=m, v=r=n, 代入可得m = 2n-2。

5、 设图G是共有10个顶点边数最多的三部图,则G有____24_________条边。

解析:如图下图示: 因此边数为 3*4*2 = 24。(这个题也有另外一种理解,边数最多是完全三部图,如果按完全三部图的形式计算 9+12+12=33,如果不考虑完全三部图的话,就按照括号外的答案。)

10顶点边数最多三部图模型

6、 有六对夫妇坐在一个圆桌旁,其中通过转圈得到的坐法视为相同的坐法,S_{i} 表示i对夫妇坐一起,则同时满足S_{1} S_{3} S_{6}的坐法有_   2^38!___种。

解析:(之前的答案是我在抄写题目的时候漏抄了一个‘第’字,导致理解上的偏差,因此答案变成了2^65!),要同时满足S_{1},S_{3},S_{6},即这样就说明这三对夫妻需要固定下来,于是把他们进行绑定与另外3对夫妻进行圆周排列,一起总数是9个元素,排列方法为8!,其中绑定的那三对夫妻,让女士优先,每位丈夫在可以在妻子的左边或者右边因此有2^3 ,因此总数为 2^38!种。


三、计算题(要求写出详细运算步骤,共3分)

1、 有120个学生参加考试,共有A、B、C三道题。已知三道题都做对的有12个学生,作对A、B都有20个学生,做对A、C的有16个学生,做对B、C都有28个学生,做对A的有48个学生,做对B的有56个学生,有16个学生一道题也没有做对,试求仅做对C的学生有多少个?

解析:该题有两种方法:一种是容斥原理计算,另一种是文氏图法:

方法一: 先用容斥原理来解。

           设做对题A的人数为|A|=48,做对题B的人数为|B|=56,做对题C的人数为|C|,全集|N|=120, 做对三道题的余集为16.

|A\cup B \cup C| = |N| - |\bar{A} \cap \bar {B}  \cap \bar{C} | = 120 - 16 = 104

|A\cup B \cup C| =|A| + |B| + |C|  - |A \cap B| -  |B \cap C| - |A \cap C| + |A \cap B  \cap C | = 104其中 |A| = 48,|B| = 56, |A∩B|=20,|A∩C|= 16, |B∩C|= 28, |A∩B∩C|= 12, 代入式子 可得 |C| = 104-12+20+16+28-48-56 = 52,题目中要求仅做对C的人数,

因此为 |C| - |A∩C| - |B∩C|+|A∩B∩C| = 52 - 16 - 28 + 12 = 20 即仅做对C的学生人数为 20 人。

方法二: 文氏图法: 总人数为120人,要求仅做对C的人数,即图中粉红部分的人数X = 120 -16-20-24-8-4-16-12 = 20 ,即仅做对C题的学生人数为20人。

文氏图


四、解答题(共6分)

1、(3分)4名同学同时参加英语和德语面试,要求每门科目只能同时面试1人,2门科目面试时间先后顺序认为是不同的,试问共有多少种不同的面试次序?

解析:本题可以理解为4名学生以任意顺序去参加英 语面试,于此同时不能在同一时刻去参加德语面试,即原来某位的同学不能在同一位置上(错排问题)。因此该题的解为 4!D_{4} = 4!*4!*(1-\frac{1}{1!}+\frac{1}{2!}-\frac{1}{3!}+\frac{1}{4!}  ) = 24*9 = 216。 关于错排可以用容斥原理来推,即i_{1}\neq 1,i_{2}\neq 2,i_{3}\neq 3,i_{4}\neq 4,不在原来的秩序位置上: D_{4} =|\bar{A_{1}} \cap \bar{A_{2}}  \cap \bar{A_{2}} \cap \bar{A_{4}} | = N-|A_{1} \cup A_{2} \cup A_{2} \cup A_{4}| =N-\sum_{i=1}^4 |A_{i}|+\sum_{i=1}^4\sum_{j>i} |A_{i}\cap A_{j}| ...{(-1)}^4|A_{1}\cap A_{2}\cap A_{3}\cap A_{4}|= 4! - C_{(4,1)}3! + C_{(4,2)}2! -C_{(4,3)}1!+C_{(4,4)}0!=4!(1-\frac{1}{1!}+\frac{1}{2!}-\frac{1}{3!}+\frac{1}{4!} ) =9

2、(3分) 求满足递推关系h_{n} = 5h_{n-1}-6h_{n-2}h_{n}的表达式,其中初始条件h_{0} = 1, h_{1}=-2

解析:本题考的是常系数齐次递推关系,原式转换为 h_{n} - 5h_{n-1}+6h_{n-2}=0

因此特征方程为q^2 - 5q+6=0, 化简之后得到(q-2)(q-3)=0,

解得两个特征根 q_{1}=2,q_{2}=3,无重根,h_{n}的通解为H_{n} = C_{1}q_{1}^n+C_{2}q_{2}^n,

把两个特征根和初始条件h_{0},h_{1}代入得到方程组:C_{1}2^0+C_{2}3^0 = 1   (1式),        C_{1}2^1+C_{2}3^1 = -2   (2式)

解该方程组得 C_{1}=5 ,C_{2}=-4 ,得 h_{n} =5*2^n-4*3^n

五、证明题(11分)

1、(3分)对非空集合A上的关系R,若R是非自反和传递的,证明R是反对称的。

证明:用反证法证明,假设结论R是反对称不成立,即R是对称的。

R是A上的反自反关系 \forall x\{x\in A \land  <x,x> \notin  R\}

R是A上的传递关系 \forall x\forall y \forall z \{x,y,z\in A \land  <x,y>\in R\land  \in R \rightarrow  \in R\}

如果对任意 \forall x\forall y\{x,y\in A \land  <x,y>\in R \rightarrow  \in R\} 成立,则比存在 \forall x\{x\in A \land  <x,x> \in  R\} ,与已知条件相矛盾。

显然<x,y>与<y,x>最多只能有一个属于R,所以R是A上的反对称关系。

 2、(8分)设K_{n}是n个顶点的完全图,用红、蓝两种颜色给K_{9}的边任意着色。

1)证明K_{9}中至少存在一个顶点v,使得v关联红边个数不是3。

2)证明必有蓝色的K_{4}或红色的K_{3}

1)证明:用反正法证明。

假设将K_{9}进行染色,每个点到其余8个点所成的边都是恰有3条关联的边为红色,现从每个端点统计各引出的红色边的总数应是3*9 = 27,但这是不可能的,因为每条边关联两个顶点,对这种统计,所有点引出的红色关联边的总数应为偶数,假设相矛盾,。因此必存在一点,从该点到其余各点的边染红色边数一定大于3或小于3,因此得证。

2)证明:设从v_{1}向其余8个点引出的边中红边多于3条,即至少有4条,不妨设它们为(v_{1},v_{2}),(v_{1},v_{3}),(v_{1},v_{4}),(v_{1},v_{5})。让v_{2},v_{3},v_{4},v_{5}构成K_{4},若有一条红色边,则其两个端点与v_{1}构成红色三角形,即构成红色的K_{3},否则这些边全为蓝色,这时v_{2},v_{3},v_{4},v_{5}就构成了一个蓝色的K_{4}

设从v_{1}向其余8点的引出的边中,红色边数少于3条,即至多有2条,这时从v_{1}引出的蓝色边会有6条。不妨设这些边为(v_{1},v_{2}),(v_{1},v_{3}),(v_{1},v_{4}),...,(v_{1},v_{7}),让v_{2},v_{3},v_{4},v_{5},v_{6},v_{7}所构成完全图K_{6},若其中有一个红色三角形,则结论已真。若K_{6}中有个蓝色三角形,则该三角形的3个顶点连同v_{1}构成一个蓝色K_{4},结论亦真。

综上所述得证。

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