Kombinatorika a grafy 1 (NDMI011) - přednáška


Přednáška probíhá každou středu v 9:00 v místnosti N1.

Přednášku povede Martin Balko. E-mail přednášejícího: balko (AT) kam.mff.cuni.cz

Stránky cvičení k této paralelce:

Informace:
  • 2/2, Z+Zk, 5 kreditů.
  • Anotace: Základní kurs oboru informatika, ve kterém jsou uceleně probrány základní partie teorie grafů a množinových systémů jak po strukturální, tak po algoritmické stránce.
  • Zkouška:
    • Přihlašování pomocí SISu, termíny tamtéž. Zkouška je ústní s písemnou přípravou a skládá se z pěti otázek (tři otázky na základní pojmy a jejich aplikace, jedna otázka na ověření znalostí důkazů z přednášky a jedna přehledová). Je požadována i schopnost zobecnit a aplikovat získané teoretické znalosti při praktickém řešení úloh. Témata, která se mohou objevit u zkoušky, jsou vypsaná dole v obsahu jednotlivých přednášek.
    • Vzor zadání zkoušky.
  • V průběhu semestru zde budou přibývat zápisky z příprav k jednotlivým přednáškám. Pokud v zápiscích narazíte na jakékoli nepřesnosti, dejte mi, prosím, vědět e-mailem.
  • Konzultace probíhají po přednášce. V případě zájmu o konzultace v jiný čas mi dejte vědět například e-mailem a domluvíme se.
  • Odkaz na stream přednášky: [link]
  • Seznam literatury:
    • [MN] Jiří Matoušek a Jaroslav Nešetřil: Kapitoly z Diskrétní matematiky, Karolinum 2007. [errata]
    • [MV] Jiří Matoušek a Tomáš Valla: Kombinatorika a grafy I. [link]
    • [K] Tomáš Kaiser: Učební text k přednášce Samoopravné kódy. [link]
    • [M1] Martin Mareš: Lineární rekurence. [PDF]
    • [M2] Martin Mareš: Krajinou grafových algoritmů. [link]
    • [M3] Martin Mareš: Ramseyovy věty. [PDF]
    • [M4] Martin Mareš: Kombinatorické drobnosti. [PDF]
    • [I] Irena Penev: Combinatorics and Graph Theory 1 (v angličtině). [PDF]

Jednotlivé přednášky:
  • První přednáška (5.10.2022):
    • Úvod, základní informace o přednášce,
    • odhady faktoriálu a binomických koeficientů,
    • nn/2 ≤ n! ≤ nn a e(n/e)n ≤ n! ≤ en(n/e)n (důkaz indukcí) [MN: kapitola 3.4],
    • Stirlingův vzorec (bez důkazu) [MN: kapitola 3.4],
    • odhady binomického koeficientu, (n/k)k ≤ C(n,k) ≤ nk [MN: kapitola 3.5],
    • odhady největšího binomického koeficientu, 22n/(2n1/2) ≤ C(2n,n) ≤ 22n/(2n)1/2 [MN: kapitola 3.5],
    • aplikace: náhodné procházky po celočíselné ose [I: kapitola 1.4],
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Druhá přednáška (12.10.2022):
    • Vytvořující funkce,
    • motivační příklad, základní vytvořující funkce [MN: kapitola 12.1],
    • přechod mezi posloupnostmi a vytvořujícími funkcemi, základní operace s vytvořujícími funkcemi [MN: kapitola 12.2],
    • Fibonacciho čísla a zlatý řez [MN: kapitola 12.3],
    • řešení lineárních rekurentních rovnic, ukázáno na konkrétním příkladě: odvození Binetova vzorce pro Fibonacciho čísla [MN: kapitola 12.3] (pro zájemce [M1]),
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Třetí přednáška (19.10.2022):
    • Vytvořující funkce a jejich aplikace, připomenutí z minula,
    • zobecněná binomická věta a náčrt jejího důkazu [MN: kapitola 12.2],
    • důsledek zobecněné binomické věty o funkcích (1-x)-n (důkaz pomocí zobecněné binomické věty) [MN: kapitola 12.2],
    • zakořeněné binární stromy a důkaz faktu, že počet zakořeněných binárních stromů na n vrcholech se rovná n-tému Catalanovu číslu [MN: kapitola 12.4],
    • odvození vytvořujících funkcí pro počet uspořádaných a neuspořádaných rozkladů přirozených čísel na kladné sčítance [MN: kapitola 12.7],
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Čtvrtá přednáška (26.10.2022):
    • Konečné projektivní roviny,
    • definice, Fanova rovina [MN: kapitola 9.1],
    • každé dvě přímky v konečné projektivní rovině mají stejný počet bodů, řád konečné projektivní roviny [MN: kapitola 9.1],
    • každým bodem konečné projektivní roviny (X,P) řádu n prochází n+1 přímek, |X|=n2+n+1 a |P|=n2+n+1 [MN: kapitola 9.1],
    • incidenční graf množinového systému a duální množinové systémy [MN: kapitola 9.1],
    • duálem konečné projektivní roviny řádu n je konečná projektivní rovina řádu n [MN: kapitola 9.1],
    • existence konečných projektivních rovin pro jednotlivé řády, zmínka o konstrukci konečných projektivních rovin z konečných těles [MN: kapitola 9.2],
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Pátá přednáška (2.11.2022):
    • Konečné projektivní roviny, připomenutí z minula,
    • algebraická konstrukce konečných projektivních rovin z konečných těles [MN: kapitola 9.2],
    • latinské čtverce a jejich ortogonalita [MN: kapitola 9.3],
    • horní odhad n-1 na počet navzájem ortogonálních latinských čtverců řádu n [MN: kapitola 9.3],
    • konečná projektivní rovina řádu n ≥ 2 existuje právě tehdy, když existuje n-1 navzájem ortogonálních latinských čtverců řádu n [MN: kapitola 9.3],
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Šestá přednáška (9.11.2022):
    • Toky v sítích, přednáška se fyzicky nekoná (Děkanský den)
    • sítě, toky, velikost toku, existence toku maximální velikosti (jen náčrt důkazu) [MV: kapitoly 2.1 a 2.5],
    • řezy, kapacita řezu [MV: kapitola 2.1],
    • Hlavní věta o tocích (maximální velikost toku = minimální kapacita řezu), elementární řezy a jejich vlastnosti, zlepšující cesty (důkaz se nezkouší) [MV: kapitola 2.2],
    • Fordův–Fulkersonův algoritmus a Věta o celočíselnosti (důkaz se nezkouší) [MV: kapitola 2.3],
    • starý záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Sedmá přednáška (16.11.2022):
    • Aplikace toků v sítích, připomenutí toků,
    • Kőnigova–Egerváryho věta o maximálním párování a minimálním vrcholovém pokrytí v bipartitních grafech [M2: kapitola 1],
    • Hallova věta ve verzi pro systém různých reprezentantů v množinovém systému a ve verzi pro párování v bipartitním grafu [MV: kapitola 4],
    • důsledek Hallovy věty o párování v k-regulárních bipartitních grafech (v o něco obecnějším znění) [MV: kapitola 4.1],
    • rozšiřování latinských obdélníků [MV: kapitola 4.1],
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Osmá přednáška (23.11.2022):
    • Míra souvislosti grafů,
    • hranový řez, vrcholový řez, hranová a vrcholová souvislost, hranově t-souvislé grafy a vrcholově t-souvislé grafy [MV: kapitola 3],
    • při odebírání hrany hranová i vrcholová souvislost klesne nanejvýš o jedna [MV: kapitola 3],
    • vrcholová souvislost je nanejvýš tak velká jako hranová souvislost [MV: kapitola 3],
    • Fordova–Fulkersonova věta [MV: kapitola 3],
    • Mengerova věta [MV: kapitola 3],
    • starý záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Devátá přednáška (30.11.2022):
    • Míra souvislosti grafů, připomenutí z minula,
    • most, artikulace, zachování vrcholové 2-souvislosti při dělení hrany [MN: kapitola 4.7],
    • 2-souvislost a Ušaté lemma [MN: kapitola 4.7],
    • počítání dvěma způsoby,
    • Cayleyho vzorec (důkaz pomocí počítání POVYKOSů) [MN: kapitola 8.6],
    • počet koster úplného grafu Kn bez jedné hrany [MN: cvičení 8.1.2],
    • Kirchhoffova věta o počítání koster pomocí determinantu Laplaciánu (bez důkazu) [MN: kapitola 8.5],
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Desátá přednáška (7.12.2022):
    • Počítání dvěma způsoby,
    • Spernerova věta [MN: kapitola 7.2],
    • úvod do Ramseyovy teorie,
    • Dirichletův princip [MN: kapitola 11.1],
    • Ramseyovo číslo R(k,l), důkaz faktu R(3,3) = 6 [MN: kapitola 11.1],
    • důkaz horního odhadu R(k,l) ≤ (k+l-2 nad k-1) [MN: kapitola 11.2],
    • důkaz dolního odhadu R(k,k) ≥ 2k/2 pro k ≥ 3 [MN: kapitola 11.3],
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Jedenáctá přednáška (14.12.2022):
    • Úvod do Ramseyovy teorie, připomenutí z minula,
    • Ramseyova věta pro p-tice [MV: kapitola 1],
    • aplikace: Erdősova–Szekeresova věta [MV: kapitola 1],
    • nekonečná verze Ramseyovy věty pro p-tice [M3],
    • Kőnigovo lemma (bez důkazu) [M4],
    • nekonečná Ramseyova věta implikuje konečnou Ramseyovu větu,
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Dvanáctá přednáška (21.12.2022):
    • Samoopravné kódy,
    • základní terminologie, abeceda, slova, kódy a jejich parametry [K],
    • příklady kódů: opakovací kódy, charakteristické vektory přímek konečných projektivních rovin, Hadamardovy kódy [K],
    • ekvivalence kódů, [K],
    • Hammingův odhad a Gilbertův–Varshamův odhad [K],
    • definice lineárních kódů a jejich příklady [K],
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].
  • Třináctá přednáška (4.1.2023):
    • Samoopravné kódy, připomenutí z minula
    • generující matice lineárního kódu, duální kód, kontrolní matice lineárního kódu [K],
    • kódování pomocí lineárních kódů [K],
    • dekódování pomocí lineárních kódů, syndrom a jeho vlastnosti [K],
    • souvislost mezi minimální vzdáleností lineárního kódu a sloupci kontrolní matice [K],
    • Hammingovy kódy a jejich parametry, důkaz perfektnosti, lepší reprezentace inverzu k syndromu [K],
    • záznam [ZIP], zápisky [PDF] a prezentace [PDF].

Valid XHTML 1.0 Transitional