代做EECS 203: Discrete Mathematics Fall 2024 Homework 6代做留学生SQL语言程序

EECS 203: Discrete Mathematics

Fall 2024

Homework 6

Legal Assumptions

• When you are asked to prove something “by induction,” you may use either weak or strong induction. Do not use structural induction (which is a topic that we will cover a few days before this homework is due).

Definition Reminders

• An integer x is divisible by an integer m, written m| x, if there exists an integer k with x = mk.

•  The degree of a node v in a graph, written deg(v), is the number of edges that contain v.

•  A graph is connected if there exists a path between any two nodes.

•  A clique is a graph in which every pair of vertices has an edge between them.

• The cardinality of a set S, written |S|, is the number of elements in S.  Recall that sets do not have a concept of repeat elements, so for example,  |{1, 1, 2, 3}| = 3.


Mechanical Problems

1. High Five!  [9 points]

Prove by induction that for all positive integers n, 5n  − 1 is divisible by 4.  Do not assume the laws of modular arithmetic in your proof; instead, use the definition of divisibility.

2. Higher Five!  [9 points]

Prove by induction that 3n + 4n  ≤ 5n  for all integers n ≥ 2.

3. The Fix Is In [14 points]

Let A be a set where |A| is finite and odd. Let f : A → A be a function with the property that for all a ∈ A, we have f(f(a)) = a.  Prove by induction that there exists a ∈ A with f(a) = a.  Be sure to explicitly state the predicate used in your induction.

4. Its A Trap(ezoid) [14 points]

For an integer n ≥ 0, let Tn  be an equilateral triangle that has been partitioned into 4n smaller congruent equilateral triangles,  as in the following pictures.   Prove  by  induction that for all integers n ≥ 0, there exists a way to cover all but one of the triangles in the partition using non-overlapping trapezoid tiles, congruent to three consecutive triangles from the partition.

The one uncovered triangle can be any triangle you choose.  Be sure to explicitly state which triangle you will leave uncovered, and state the predicate used in your induction.


Bad Proofs

For each of the following propositions, we have given an incorrect “proof” that attempts to show that it is true. Identify the specific logical error made in each proof by citing a sentence, equation, step, or missing part of the argument, and briefly explain why it is wrong.

5. Missed Connection [8 points]

Proposition.  Every graph with at least 2 nodes,  and in which  all nodes have  degree ≥ 1, must be connected.

Proof.  Let P(n) be the predicate “Every graph with exactly n nodes, all of which have degree ≥ 1, is connected.” We will prove ∀n ≥ 2 P(n) by induction:

Base Case: Suppose n = 2. There is only one 2-node graph in which all nodes have degree ≥ 1, which is the graph that has an edge connecting its two nodes.  This graph is connected, and so P(2) holds.

Inductive Step: Let n ≥ 3 be any integer and assume the inductive hypothesis P(n − 1). Let G be a graph with exactly n − 1 nodes that all have degree ≥ 1.   By the  inductive hypothesis, G must be connected.

Now add any one new node v to G and one or more edges from v to other nodes in the graph.  Call the new graph G .  Note that G′  has exactly n nodes, and they all have degree ≥ 1. Additionally, since G is connected and there is an edge from v to a node in G, there is a path from v to all other nodes. So G′  is connected, and so P(n) holds.                            

6. Hometown Hoax 2 [8 points]

Proposition. All EECS 203 students are from the same hometown.

Proof.  Let  P(n)  be the  predicate  “any  set  of  n  EECS  203  students  are  from  the  same hometown.” We will prove ∀n ≥ 1 P(n) by induction:

Base  Case.   For n = 1, the proposition states that any one EECS 203 student has the same hometown as themself, which is true.

Inductive Step.   Let n ≥ 2 be any integer and assume P(n − 1), which states that any set of n−1 EECS 203 students all have the same hometown. To prove P(n), let S = {s1,..., sn } be any set of n EECS 203 students.  Consider the subsets

Sa  = {s1 , s2..., sn-1 }    and       Sb  = {s2 , s3,..., sn } .

Since Sa  has n - 1 students, by the inductive hypothesis, all students in Sa   have the same hometown as each other.  Since Sb  has n - 1 students, also by the inductive hypothesis, all students in Sb  have the same hometown as each other.  Since (for example) s2  is in both Sa  and Sb , that means all students in Sa  have the same hometown as s2 , and all students in Sb  have the same hometown as s2 .  Therefore all students in Sa  ∪ Sb   = S have the same hometown as s2 , and so they have the same hometown as each other, proving P(n).         


Discovery Problems

7. Preetis Pegboard Polygon Pattern Puzzle [20 points]

Preeti has a large board with pegs arranged in a repeating pattern of equilateral triangles. Preeti puts some rubber bands on the pegboard, forming triangles.  After experimenting, she realizes the following rule:  if the triangle has no pegs on its interior or its boundary (besides its three corner points), then the area of the triangle is always exactly 1.

Given this rule, derive a formula for the area of any polygon formed by placing a rubber band on the pegboard. Your formula may depend only on:

• x, the number of pegs on the interior of the polygon (not including its boundary), and


 y, the number of pegs on the boundary of the polygon (including its corner points).

Then prove correctness of your formula by induction.  Be sure to explicitly state the predicate used in your induction.

You may assume that the sides of the polygon do not cross each other.  You may also use the following geometric fact without proof: for any polygon with ≥ 4 pegs on its boundary, there exist 2 pegs on the boundary for which the line segment between them lies entirely in the interior of the polygon.


8.  Clucks in a Clique [18 points]

A fact from biology is that, in any barnyard, for any pair of chickens, one is dominant over the other. The dominant chicken will occasionally peck the other one, and the other chicken will not dare to peck back.  However, dominance is not necessarily transitive:  it is possible that chicken A pecks chicken B, who pecks chicken C, who pecks chicken A.

(a)  Despite non-transitivity,  chicken psychologists have long observed that,  among any group of n chickens, it is possible to line them up in a pecking order, meaning that every chicken pecks the one to its right.  Express this as a proposition about graphs by filling in the blank, and briefly explain why your proposition is equivalent to the statement about pecking orders.

“Let G = (V, E) be a directed graph, which is a n-node clique with every edge directed in one of the two possible ways. Then                                                                          .”

(b)  This mystery of Chicken Psychology was finally solved in 1935, when it was proved that the existence of a pecking order is a mathematical certainty rather than anything special happening in chicken brains.   Show  this by proving your proposition about graphs for all n ≥ 1, using induction.

Grading of Groupwork 5

Using the solutions and Grading Guidelines, grade your Groupwork 5 Problems:

•  Use the table below to grade your past groupwork submission and calculate scores.

• While grading, mark up your past submission.  Include this with the table when you submit your grading.

• Write whether your submission achieved each rubric item.  If it didn’t achieve one, say why not.

 For extra credit, write positive comment(s) about your work.

 You don’t have to redo problems correctly, but it is recommended!

•  See “All About Groupwork” on Canvas for more detailed guidance, and what to do if you change groups.

 

(i)

(ii)

(iii)

(iv)

(v)

(vi)

(vii)

(viii)

(ix)

(x)

(xi)

Total:

Problem 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/10

Problem 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/20

Total:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/30

Groupwork 6 Problems

1. Pirate Election [15 points]

A group of 100 pirates has discovered buried treasure of 100 gold coins.  Their Pirates’ Code dictates that they split the loot using the following method:

• The most senior pirate proposes a way to divide the coins. Coins are indivisible; that is, each pirate must receive an integer number of coins in the proposal (possibly zero).

 All pirates (including the proposer) vote on whether to accept or reject the proposal.

•  If at least half of the pirates vote to  accept, then the proposal passes.   The gold is distributed as proposed, and the election is over.

• If strictly more than half of the pirates vote to reject, then the proposal fails, and the pirate who proposed it is forced to walk the plank.  The process then repeats, with the most senior pirate remaining making the next proposal.

A pirate will vote for a proposal if they prefer it to the outcome that would occur instead of the proposal failed. They have the following priorities dictating their preferences:

(i)  (Survival) A pirate will prefer any outcome where they do not walk the plank to any outcome where they do walk the plank.

(ii)  (Greed) Between two outcomes where they do not walk the plank, a pirate will prefer an outcome in which they get more gold.

(iii)  (Bloodthirst) Between two outcomes where they do not walk the plank and get the same amount of gold, a pirate will prefer the outcome in which more other pirates walk the plank.

All pirates are perfectly logical and aware of all these rules.  How many pirates walk the plank, and what proposal will ultimately pass?

2.  Continuous Induction [10 points]

For a predicate P(r) where r is a non-negative real number, we denote

P< (r) = “For all 0 ≤ s < r, we have P(s).”

P (r) = “For all 0 ≤ s ≤ r, we have P(s).”

Suppose we want to prove ∀r P(r) over the domain R≥0 .  The following two propositions look similar to each other, but only one of them actually implies that ∀r P(r):

A correct and an incorrect principle of continuous induction:

(i)  P(0) and for all r ≥ 0, there exists ε > 0 such that P< (r)  P< (r + ε).

(ii)  P(0) and for all r ≥ 0, there exists ε > 0 such that P (r)  P (r + ε).

(a)  Show that the specific choice P(r) = [r < 203] makes one of the above two propositions true, and the other one false.

(b)  Based on this, which one do you think is the correct principle of continuous induction? Briefly explain your answer (but you do not need to prove it).


热门主题

课程名

mktg2509 csci 2600 38170 lng302 csse3010 phas3226 77938 arch1162 engn4536/engn6536 acx5903 comp151101 phl245 cse12 comp9312 stat3016/6016 phas0038 comp2140 6qqmb312 xjco3011 rest0005 ematm0051 5qqmn219 lubs5062m eee8155 cege0100 eap033 artd1109 mat246 etc3430 ecmm462 mis102 inft6800 ddes9903 comp6521 comp9517 comp3331/9331 comp4337 comp6008 comp9414 bu.231.790.81 man00150m csb352h math1041 eengm4100 isys1002 08 6057cem mktg3504 mthm036 mtrx1701 mth3241 eeee3086 cmp-7038b cmp-7000a ints4010 econ2151 infs5710 fins5516 fin3309 fins5510 gsoe9340 math2007 math2036 soee5010 mark3088 infs3605 elec9714 comp2271 ma214 comp2211 infs3604 600426 sit254 acct3091 bbt405 msin0116 com107/com113 mark5826 sit120 comp9021 eco2101 eeen40700 cs253 ece3114 ecmm447 chns3000 math377 itd102 comp9444 comp(2041|9044) econ0060 econ7230 mgt001371 ecs-323 cs6250 mgdi60012 mdia2012 comm221001 comm5000 ma1008 engl642 econ241 com333 math367 mis201 nbs-7041x meek16104 econ2003 comm1190 mbas902 comp-1027 dpst1091 comp7315 eppd1033 m06 ee3025 msci231 bb113/bbs1063 fc709 comp3425 comp9417 econ42915 cb9101 math1102e chme0017 fc307 mkt60104 5522usst litr1-uc6201.200 ee1102 cosc2803 math39512 omp9727 int2067/int5051 bsb151 mgt253 fc021 babs2202 mis2002s phya21 18-213 cege0012 mdia1002 math38032 mech5125 07 cisc102 mgx3110 cs240 11175 fin3020s eco3420 ictten622 comp9727 cpt111 de114102d mgm320h5s bafi1019 math21112 efim20036 mn-3503 fins5568 110.807 bcpm000028 info6030 bma0092 bcpm0054 math20212 ce335 cs365 cenv6141 ftec5580 math2010 ec3450 comm1170 ecmt1010 csci-ua.0480-003 econ12-200 ib3960 ectb60h3f cs247—assignment tk3163 ics3u ib3j80 comp20008 comp9334 eppd1063 acct2343 cct109 isys1055/3412 math350-real math2014 eec180 stat141b econ2101 msinm014/msing014/msing014b fit2004 comp643 bu1002 cm2030
联系我们
EMail: 99515681@qq.com
QQ: 99515681
留学生作业帮-留学生的知心伴侣!
工作时间:08:00-21:00
python代写
微信客服:codinghelp
站长地图