miércoles, 2 de diciembre de 2015

Introducción a la matemática.

Introducción a la matemática.

La inducción es un razonamiente que permite demostrar una infinidad de proposiciones, o una propocion que depende de un parametro "N" que toma una infinidad de valores, usualmente en el conjunto de los enteros. 

3!=1x3x4= 6 
Ejercicios.
n=1
n!>=2n-1

1!>=2(1)-1
1>=1  verdadero.

n=3
n!=2n-1
3!=2(3)-1
6=5  falso

n=2
n!>=2n-1
2!>=2(2)-1
2>=3  falso

n=1
(n+1)!=(n+1)(n!)
(1+1)!=(1+1)(1!)
2!=2(1)
2=2  verdadero

n=9,12
(n+1)!=(n+1)(n!)>=(n+1)2n-1>=(2)(2n)-1>=2n

(9+1)!=(9+1)(9!)>=(9+1)2(9)-1>=(2(2)(9))-1>=2(9)
10!=10(9!)>=10(18)-1>=2(18)-1>=18
3628800=3628800>=179>=35>=18  verdadera

(12+1)!=(12+1)(12!)>=(12+1)2(12)-1>=(2)(2)(12))-1>=2(12)
13!=13(12!)>=13(24)-1>=2(24)-1>=24
6227020800=6227020800>=311>=477>=24

Formulas bien formadas

Z=x2-8x4-12 / 9x3-4x+3
Z=((x*x)-8(x*x*x*x)-12)/(9(x*x*x)-4(x)+3)

w=2xy2z-3xy3+6zy2/4x4-6x2z3+6y2
W=(2*(x*(y*y)*z)-3*(x*(y*y))/4*(x*x*x*x})-6*(x*x*(z*z*z))+6*(y*y)

Formula general.



Tablas de verdad.

Matemáticas Discretas 

Lógica. La resolución de problemas, diseños de algoritmos y programación requiere un razonamiento lógico completo. La lógica trata los métodos y el arte de razonamiento matemático. 
Lógica proporcional.
*Preposiciones simples. Una preposición declarativa que es verdadera o falsa .

Tablas de verdad.

No ( ¬, -, ~, ')


Una sentencia que es modificada con el conector "NO" es llamada la negación de la sentencia original.





Y(^)

La conjunción de P, Q es denotada P^Q. La conjunción es verdadera solo si P y Q son verdaderas.








O(v)

La disyunción de la P, Q es denotada PvQ. La disyunción es verdadera si al menos uno de sus elementos son verdaderos.








Implicación (--->)



Para 2 declaraciones P---> Q decimos P implica a Q y se escribe 
P--->Q. La expresión P es llamada la hipótesis o antecedentes de la implicación. Q es llamada la conclusión o consecuencia de o consecuente de la implicación.






Doble implicación (<--->)

Otra declaración común en matemáticas es P si y solo si Q, o simbólicamente P <--> Q. Esto es llamado la equivalente de dos proporciones. Si P entonces Q y si Q entonces P. Q es una condición necesaria y sificiente para P. 






Ejemplo: 

P  Q  R  -  Q v R  -   P --> (QvR)
v  v  v       v v   v            v
v  v  f        v  v  f            v
v  f   v       f  v  v            v
v  f  f        f  f  f              f  
f  v  v        v  v  v            v
f  v  f        v  v  f             v
f  f  v         f  v  v            v
f  f  f          f  f  f             v


Conjuntos.

Conjuntos.

Formas de los conjuntos.
1. A={a,e,i,o,u}
2.A={x|x es una vocal}
3.







4."el conjunto de las letras vocales"

Ejercicio: Expresa el conjunto de todos los planetas del sistema solar de las 4 formas.
A={mercurio,venus,tierra,marte,júpiter,saturno,urano,neptuno}
A={x|x es a un planeta}= {mercurio,venus,tierra,marte,júpiter,saturno,urano,neptuno}
"El conjunto de los planetas del sistema solar"


Si cada elemento de un conjunto A es también un elemento del conjunto B, se dice que A es el subconjunto de B, la anotación es: AcB, significa que A está incluido en B, A es un subconjunto de B o A está contenida en B. Si no todos los elementos de conjunto B, se dice que A no es subconjunto de B su notación es: ACB lo cual significa que A no es subconjunto de B. 

Conjuntos. 

Un conjunto es un grupo de elementos u objetivos especificados en tal forma que se afirma con certeza si cualquier objeto dado pertenece o no a la agrupación. Para denotar a los conjuntos se usan letras mayúsculas. Cuando un elemento X1 pertenece a un conjunto A se expresa de forma simbólica como x1EA.
En caso de que un elemento no pertenezca a este mismo conjunto se utiliza la notación x1EA.
Existen 4 formas de enunciar  los conjuntos:

1. Por extensión o enumeración: Los elementos son encerrados entre llaves y separados por comas. Ejemplo: A={x1, x2, x3, ... xn}
2. Por comprensión: Los elementos se determina a través de una condición que se establece entre llaves. En este caso se emplea el símbolo "|" que significa tal que. Ejemplo: A={X|P (x)}={x1, x2, x3, ..., xn}
3. Diagrama de Been: Son regiones cerradas que sirven para visualizar el contenido de un conjunto o las relaciones entre conjuntos. Ejemplo:







4. Por descripción verbal: Es un enunciado que describe las características que es común para los elementos. Ejemplo: Dada la descripción verbal "El conjunto de las letras vocales".

Conjunto vacío o nulo. 

Es aquel que no posee elementos. Se denota por los símbolos O, {}. El conjunto vacio siempre forma parte de otro, así que es un conjunto de cualquier conjunto. Ejemplo: O={x|x son los dinosaurios que viven en la actualidad}.

Conjunto Universal.

Es aquel que contiene todos los elementos bajo consideración se nota con una letra "U" y gráficamente se le representa mediante un rectángulo. Ejemplo: U={x|x son los días de la semana}={lunes, martes, miércoles, jueves, viernes, sábado, domingo}
A={x|x son los días de la semana inglesa}={lunes, martes, miércoles, jueves, viernes}
Notese: ACU

Conjunto finito.

Es aquel cuyos elementos pueden ser contados. Ejemplo: J={x|x es el número de días del mes de Noviembre}

Conjunto infinito.

Es aquel cuyos elementos no pueden ser cuantificados. Ejemplo: N={x|x es la cantidad de puntos en una línea}

Conjuntos iguales.

Dos conjuntos son iguales si tienen exactamente los mismo elementos y se denota con el símbolo "=". Ejemplo: R={1,2,3,4,5,6,7}
                S={x|x es un dígito}

Desigualdad de conjuntos.

Dos conjuntos son desiguales si por lo menos difieren en un elemento, es decir, si no tienen exactamente los mismos elementos y denota 
D E
Ejemplo: D={x|x =9}
               E={-2,2}                            

 Conjuntos equivalentes.

Dos conjuntos son equivalentes si tienen la misma cantidad de elementos, es decir, si poseen la misma cardinalidad se denota ~. Ejemplo: D={x|x son las estaciones del año}
                                                                    E={x|x es un punto cardinal}                   D~E

Operaciones con conjuntos. 

La unión de los conjuntos A y B, es el conjuntos de todos los elementos de A y se denota como AUB esto es: AUB= {x|x EA o XEB}. Gráficamente:
Ejemplo: 
A={mango,ciruela,uva,naranja,manzana,sandia}
B={durazno,melon,uva,naranja,sandia,platano}
AUB={mango,ciruela,uva.naranja,manzana,sandia,durazno,melon,platano}

Intersección.

La intersección de los conjuntos A y B es el conjunto de los elementos de A que también pertenecen a B y se denota AnB.
AnB={x|x EA o XEB}. Gráficamente:
A={mango,ciruela,uva,naranja,manzana,sandia}
B={durazno,melon,uva,naranja,sandia,platano}
AnB={uva naranja,sanida}

Dos conjuntos son ajenos cuando su intersección es el conjuntos vacio, es decir, que no tiene nada en común. 

El complemento del conjunto A es respecto al conjunto universal es el conjunto de todos los elementos de U que no están en A y se denota como "A1"
A1={xEu|xCA}
U={mango,kiwi,ciruela,uva,pera,naranja,cereza,manzana,sandia,durazno,limon,melon,platano}
A={mango,ciruela,uva,naranja,manzana,sandia}
A'={kiwi,pera,cereza,durazno,limon,melon,platano}

Ejemplos:

U={a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n}
A={a,d,e,j,h,k,l,n}
B={a,c,f,g,k,l,m}

a) AUB={a,d,e,g,h,k,l,n.c.f.m}
b)AnB={a,g,k,l}
c) A'={b,c,f,i,j,m}
d) B'={b,d,e,h,i,j,n}
e) A-B= {d,e,h,n}
f) B-A={c,f,m}
g)A'UB={a,c,f,g,k,l,,m,b,i,j}
h)AnB'={a,d,e,g,h,,k,l,n,b,i,j}
i)A'nB'={d,e,h,n}
j)A'-B'={c,f,m}
k)(AUB)'={b,i,j}
l)(AnB)'={b,c,d,e,f,h,i,j,m,n}

Binario.

Binario.

21410= 214/2= 107 y sobra 0; 107/2=53 y sobra 1; 53/2=26 y sobra 1; 26/2=13 y sobra 0; 13/2=6 y sobra 1; 6/2=3 y sobra 0; 3/2=1 y sobra 1.
Resultado= 1101011010
NOTA. Aqui se divide entre 2 y solo vamos a obtener 1 ó 0. Se Divide hasta que ya no se pueda y para colocar el resultado se toma en cuenta el último resultado de la operación (1 ó 0) y se continúa con los residuos (1 ó 0).

=4218/2=2109 y sobra 0; 2109/2=1054 y sobra 1; 1054/2=527 y sobra 0; 527/2=263 y sobra 1; 263/2= 131 y sobra 1; 131/2=65 y sobra 1; 65/2=32 y sobra 1; 32/2=16 y sobra 0; 16/2=8 y sobra 0; 8/2=4 y sobra 0; 4/2=2 y sobra 0; 2/2=1 y sobra 1.
Resultado=100000111101010

Decimal a Octal.

 Decimal a Octal.

20110=3118             201/8=25 y sobra 1; 25/8=3 y sobra una. 

24910=3608          240/8=30 y sobra 0; 30/2=3 y sobra 6.
NOTA. Aqui se divide entre 8 y ya no es necesario que termine en 1 ó 0, solo es llegar hasta que ya no sea divisible y contar desde el último resultado al primer residuo.

Decimal a Hexadecimal.

Decimal a Hexadecimal.

5910=3B16               16/59=3 y sobra 11; 3/16=0 y sobra 3.
12810=8016             128/16=8 y sobra 0; 8/16=0 y sobra 8.
NOTA. Aquí se divide entre 16 y se cuenta de el primer residuo al último (ya no se cuenta el resultado), es importante saber que a partir del de 9 ya no se utiliza el número si no letras.
A=10
B=11
C=12
D=13
E=14
F=15

Conversión del sistema binario a octal y a hexadecimal.

Conversión del sistema binario a octal y a hexadecimal.

Los números se pueden convertir fácilmente del sistmea binario al cotal gracias a que cada grupo de 3 pix binarios corresponden exactamente a un dígito en octal, los binarios se agrupan entonces de 3 en 3. Ejemplo: 
001  1112=  178
001    4 2 1
    1    7

11  011  111  000  011  1102= 3370368
21   0 21   421   000     021    420
 3      3     7    0         3     6

568=101 1102              5     6
                               101  110
                                         401     420 

Suma de binarios.

Suma de binarios

0+0=0
0+1=1
1+0=1
1+1=10

   10      1+1=10 se pone el cero acarrear el 1 y se toma acarreo y luego el primero número.
  11      
+11 
 110

Ejemplos.
   1101                   101                1100
+   111                +100             + 1110
   0101                   001                1001
 11001                 1010                1011  
                                                 101110

Calculo compuesto. 

El compuesto de un número en complemento a 1 es un complemento a 1. 
Ejemplo:
- 210 con 5 dígitos es 00010, su opuesto es -210

    11101 - Negativo
    00010 - Positivo  
Completo A2 de un númerp binario se obtiene tomando el completo a 1 y sumandole 1 a bit menos significativo.
Ejemplo;           32 16 8 4 2 1
  36                     1 0 0 1 0 0=36
- 18                     0 1 0 0 1 0=18
                           1 0 1 1 0 1=-18)(A1)

  19                     0 1 0 0 1 1
- 77                  0 1 1 0 0 1 0 
                        1 0 0 0 1 0 1

Propiedades de adición y distributiva

Propiedades de adición.

Propiedad conmutativa.El orden de los comando no altera la suma o el total. Ejemplo: 5+4=9, 4+5=9

Propiedad asociativa. La forma de agrupar más de dos sumados no altera la suma o tola. Ejemplo: (8+7)+6=21   =   8+(6+7)=21

Propiedad de elemento neutro. A cualquier número que se le adicione un 0 el resultado es el mismo. Ejemplo: 0+9=9 ,    9+0=9 

Propiedad Distributiva.

a) (3x2+8)(3-z)= 9x2-3x2z+24-8z
b) (x2+y2)(a2-86)= x2a2-86x2+y2a2-86y
c) (a2b3-m5)(1-3x+y2)=a2b3-3xa2b3+y2a2b3-m5+3xm5-m5y2

Propiedades de la multiplicación.

Propiedades de la multiplicación.


Propiedad conmutativa. Cuando se multiplica 2 números el producto es el mismo sin importar el orden de los multiplicados. Ejemplos: 4*2=2*4,  6*5=5*6

Propiedad asociativa. Cuando se multiplica 3 o más números, el producto es el mismo sin importar como se agrupan los factores. Ejemplo: (2*3)4 = 3(2*4).

Propiedad de elemento neutro. El producto de cualquier número multiplicado pero es el mismo número, Ejemplo: 5*1=5

Propiedad distributiva.La suma de 2 números por un tercero es igual a la suma de cada sumado por el tercer número. Ejemplo: 4*(6+3)=(4*6)+(4*3)

Factorización.

xy2-y2w=y2(x-w)
5xy2-15xy=5xy(y-3)
2xy2-6x2y-8xy=2xy(y-3x-4)

Permutaciones y combinaciones.

Permutaciones y combinaciones.

Selecciones ordenadas y no ordenadas.
Comenzaremos con un recorrido por las combinatoria elemental contando de cuantas maneras diferentes se pueden seleccionar un cierto número de elementos de un conjunto. Para contar este número es preciso fijar los criterios que que diferencian una selección de otra. Aquí tendremos en cuanta dos tipos de criterio: El orden de los elementos y el número de veces que puede aparecer cada uno. Si distinguimos dos selecciones cuando tienen elementos diferentes o bien, cuando los elementos aparecen en un orden diferente hablamos de permutaciónes. En cambio no distinguimos dos selecciones que sólo difieren en la ordenación de sus elementos, entonces hablaremos de combinaciones. Por otra parte si cada elemento puede aparecer como mucho una vez  hablaremos de selecciones sin repetición, mientras que si no hay esta restricción hablaremos de selecciones de repetición.

Por ejemplo con el conjunto x={1, 2, 3, 4} podemos formar 16 permutaciones con repetición de dos elemntos.
 11   12   13   14                                                             Pueden repetirse dos de los elementos
 21   22   23   24                                                             pero sólo una vez sin importar el orden.
 31   32   33   34
 41   42   43   44

12 permutaciones sin repetición de dos elementos.
 11   12   13   14                                                             No pueden repetirse  los elementos y no
 21   22   23   24                                                             importa el orden de los elementos..
 31   32   33   34
 41   42   43   44

10 combinaciones con repetición de dos elementos.
11   12   13   14                                                             Se repiten los elementos una vez, pero 
    22   23   24                                                                 si importa el orden de estos.
        33   34
           44

6 combinaciones sin repetición, sin repetición de dos elementos.
 12   13   14                                                             No se repiten los elementos.
      22   24                                                            
         34

 Ordenaciones.

Permutación con repetición.
nPr = n^r

Permutación sin repetición.
nPr =      n!   
          (n - r) !

Combinación con repetición.
nCr = (n + r - 1)!
            r! (n - 1)   

Combinación sin repetición.
nCr =       n!       
           r! (n - 1)!

Binomio

Binomio

Se utiliza la formula: a² + 2 ab + b², por ejemplo:

(x + 4)² = x² + 8x + 16

(3ab - 5x²)² = 9a²b² - 30 abx
² + 25x^4.

Grafos.

Grafos.

Es una estructura que posee elementos de una sola estructura relacionados por vínculos de una misma base, a estos elementos llamaremos puntos y lineas.

El diagrama representativo de un grafo es una figura constituida por puntos unidos entre sí, por segmentos o flechas. Los diagramas de flujos y los árboles son casos particulares de grafos.

Dirección.

En ciertos gráficos se indica la dirección de las líneas con una flecha originándose hacía los grafos no orientados.

Los gráficos en los que las lineas no tienen dirección se denominan grafos norentados.

Arista.

Linea que conecta dos puntos en un grafo norentado.

Arco.

Linea con dirección que conecta dos puntos en un grafo orientado.

Circuito de Euler y circuitos de Hamilton.

Circuito de Euler y circuitos de Hamilton.

Sea G un grafo sin vértices aislados. Un circuito que tiene todas las aristas de G recibe el nombre de Circuito de Euler. Un circuito euleriano es una trayectoria que empieza y termina en el mismo vertice y recorre cada arista exactamente una vez.

Teorema.

Si G es un grafo contiene un circuito euteriano si y sólo si:
  • G es un conexo.
  • Cada vértice de G es de grado par.
Entonces si G (un grafo) tiene un grado de vértice de grado 1 no puede tener circuitos (x - x  no se repite arista). Tampoco tiene grado impar porque no se puede salir y entrar en n par de veces 

Trayectoria de Euler.

 Debe comenzar en un vértice de grado impar y termina en otro.

Teorema de Euler.

a) Si una gráfica tiene más de dos vértices de grado impar, entonces no puede tener una trayectoria d Euler.
b)  Si una gráfica conexa tiene exactamente dos vértices de grado par, entonces tiene por lo menos una trayectoria de Euler. Cualquier circuito de Euler debe iniciar en uno de los vértices y terminar en el otro.

Grado de un vértice.

a) El grado de un vértice  es el número de aristas que se encuentran en ese mismo vértice.
b)Un circuito es una trayectoria que inicia y termina en el mismo vértice.
c) Una gráfica es conexa si cualquiera de sus vértices se pueden unir por una trayectoria. Si una gráfica no es conexa se le denominará como disconexa, a los pedazos de unas gráficas se les llamará componentes. 

Tablas lógicas.

Tablas lógicas.

Construcción de tablas lógicas para la solución de problemas.

En esta clase de problemas, se maneja otra tipo de variables, la variable lógica, esta tiene dos características fundamentales:

1. La primera expresa una presencia o ausencia de una relación cierta entre dos variables y por tanto sólo puede tomar los valores verdadero y falso.
2. Son mutuamente excluyentes, es decir, que una vez que se da una relación sienta entre los valores de dos variables, no puede ocurrir otra relación verdadera entre los valores de ese mismo par de variables.

Esta estrategia se utiliza para resolver problemas de dos variables cualitativas, sobre las cuales pueden definirse una variable lógica con base a la verdad o falsedad de las relaciones entre las variables cualitativas.

Establecimiento de la existencia o no de una relación entre variables.

A través de variados procesos de pensamiento se establece la relación o no entre las variables, cómo por ejemplo, se emplea la deducción, la inducción, la comparación, las inferencias así como la intuición o la exclusión de posibilidades, se trata de lograr concientización de las estrategias mediante el analisis y verbalización de los procesos utilizados para llevar a cabo la representación.

Pasos de la estrategia para resolver problemas de tablas lógicas.

1. Leer el problema. 
2. Identificar variables y la pregunta del problema.
3. Elaborar la tabla. 
4. Leer el problema paso a paso, anotar y postergar la información.
5. Inferir otras relaciones a partir de la relación que se tiene de los datos y de la relación mutuamente excluyente.
6. Reeler el problema para relacionar los datos portegados.
7. Verificar la congruencia del razonamiento que se siguió.

Relaciones mutuamente excluyentes.

Una característica importante de las tablas lógicas en la relación mutuamente excluyente esta se observa cuando determinamos la operación entre dos variables que es correcta y verdadera, esta relación excluye de las otras variables la posibilidad que se establezca una relación con ellas y que también se verdaderas.

Por ejemplo:

Si decimos que Pablo trabaja como vendedor de libros y que a Lucía le gusta la lectura y queremos determinar que compró Lucia a Pablo en tres variables, que son libros, pan o ropa encontramos la relación entre lectura y libros, entonces se excluye toda posibilidad de que haya otra variable y que también sea cierta. 

Información incompleta.

Cuando hablamos de información incompleta en un problema nos referimos a que dentro del texto no se encuentran todos los datos, elementos o variables para poder resolver el problema, esto no implica que el problema no tenga solución, simplemente que hay que emplear la mente lógica para deducir que elementos o variables me hacen falta y extraerlos a partir de la información que si tengo.

Es muy fácil expresar "a este problema le falta datos" o "No se puede resolver" o pide esto y no tiene la información y en ocasiones los alumnos dan por hecho que el problema esta mal redactado o que esta incompleto, pero no es así. Sólo hay que ser más observador y poner en práctica nuestro pensamiento inductivo deductivo, así como actuar de manera sistemática para descubrir los datos faltantes. 

Ejemplo: 

Luis, Pedro y Juan tienen Jugos diferentes en el receso, los jugos son de piña, melón y mora, Luis no tomo jugo de piña, tampoco de Mora, Pedro no tomo jugo de Mora. ¿De qué sabor tomó Juan su jugo?