Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A met uitwerking

Vergelijkbare documenten
Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A Met beknopte uitwerking

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A, met uitwerkingen

Oefenopgaven Grondslagen van de Wiskunde A

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde B met uitwerkingen

opgaven formele structuren tellen Opgave 1. Zij A een oneindige verzameling en B een eindige. Dat wil zeggen (zie pagina 6 van het dictaat): 2 a 2.

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde B met uitwerkingen

Supplement Verzamelingenleer. A.J.M. van Engelen en K. P. Hart

Tweede huiswerkopdracht Lineaire algebra 1 Uitwerking en opmerkingen

We beginnen met de eigenschappen van de gehele getallen.

III.3 Supremum en infimum

Je hebt twee uur de tijd voor het oplossen van de vraagstukken. µkw uitwerkingen. 12 juni 2015

I.3 Functies. I.3.2 Voorbeeld. De afbeeldingen f: R R, x x 2 en g: R R, x x 2 zijn dus gelijk, ook al zijn ze gegeven door verschillende formules.

Ter Leering ende Vermaeck

Enkele valkuilen om te vermijden

Examen G0U13 Bewijzen en Redeneren Bachelor of Science Fysica en Wiskunde. vrijdag 3 februari 2012, 8:30 12:30

Hoofdstuk 3. Equivalentierelaties. 3.1 Modulo Rekenen

Uitwerkingen Lineaire Algebra I (wiskundigen) 22 januari, 2015

Discrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma

Lineaire algebra I (wiskundigen)

Hertentamen Topologie, Najaar 2009

Opgaven Getaltheorie en Cryptografie (deel 1) Inleverdatum: 28 februari 2002

Examen G0U13 Bewijzen en Redeneren Bachelor 1ste fase Wiskunde. vrijdag 31 januari 2014, 8:30 12:30. Auditorium L.00.07

Oefening 2.2. Welke van de volgende beweringen zijn waar?

Lineaire algebra I (wiskundigen)

(b) Formuleer het verband tussen f en U(P, f), en tussen f en L(P, f). Bewijs de eerste. (c) Geef de definitie van Riemann integreerbaarheid van f.

Lineaire Algebra C 2WF09

Hoofdstuk 1. Inleiding. Lichamen

III.2 De ordening op R en ongelijkheden

Inleiding Analyse 2009

Tentamen Lineaire Algebra 1 (Wiskundigen)

Hoofdstuk 9. Vectorruimten. 9.1 Scalairen

Keuze-axioma (Axiom of Choice) Voor elke familie F van niet-lege verzamelingen bestaat er een functie f (een keuzefunctie) zodanig dat f(s) S S F.

Discrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma

Tentamen Discrete Wiskunde

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie 22 maart 2009 ONEINDIGHEID

Oplossingen Oefeningen Bewijzen en Redeneren

Vorig college. IN2505-II Berekenbaarheidstheorie. Aanbevolen opgaven. Wat is oneindigheid? College 5

Getallen, 2e druk, extra opgaven

n=0 en ( f(y n ) ) ) n=0 equivalente rijen zijn.

TENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

Lineaire Algebra C 2WF09

Z.O.Z. Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Analyse 1 WP001B 16 juni 2016, 12:30 15:30 (16:30)

Wiskundige Structuren

Vierde huiswerkopdracht Lineaire algebra 1

Geef niet alleen antwoorden, maar bewijs al je beweringen.

V.4 Eigenschappen van continue functies

Uitwerkingen Tentamen Wat is Wiskunde (WISB101) Donderdag 10 november 2016, 9:00-12:00

Uitwerkingen tentamen lineaire algebra 2 13 januari 2017, 10:00 13:00

Gödels theorem An Incomplete Guide to Its Use and Abuse, Hoofdstuk 3

V.2 Limieten van functies

II.3 Equivalentierelaties en quotiënten

Tentamen Topologie, Najaar 2011

College WisCKI. Albert Visser. 21 november, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Vectorruimte

ONBETWIST ONderwijs verbeteren met WISkunde Toetsen Voorbeeldtoetsen Lineaire Algebra Deliverable 3.10 Henk van der Kooij ONBETWIST Deliverable 3.

232 NAW 5/6 nr. 3 september 2005 Te Moeilijk? Welnee! Hans Finkelnberg

Tentamen lineaire algebra 2 18 januari 2019, 10:00 13:00 Uitwerkingen (schets)

Tentamen algebra 1 Woensdag 24 juni 2015, 10:00 13:00 Snelliusgebouw B1 (extra tijd), B2, B3, 312

NATUURLIJKE, GEHELE EN RATIONALE GETALLEN

1 Symmetrieën van figuren

Topologie I - WPO Prof. Dr. E. Colebunders Dr. G. Sonck 24 september 2006

EXAMEN LINEAIRE ALGEBRA EN MEETKUNDE I

OPLOSSINGEN PROEFEXAMEN LINEAIRE ALGEBRA donderdag 18 november 2010

Examen G0U13 - Bewijzen en Redeneren,

Oneindige spelen. Dion Coumans. Begeleider: dr. W. Veldman

Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Analyse 1 WP001B 26 augustus 2010, , Examenzaal

Dossier 1 SYMBOLENTAAL

EXAMEN LINEAIRE ALGEBRA EN ANALYTISCHE MEETKUNDE I. 1. Theorie

Fundamenten. Lerarenprogramma Mastermath, versie 2015/12/02. Theo van den Bogaart Bas Edixhoven

Grondslagen van het Caristi-Ekelandprincipe in ZF

College WisCKI. Albert Visser. 17 oktober, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Equivalentierelaties.

Tentamen in2505-ii Berekenbaarheidstheorie

Examenvragen Hogere Wiskunde I

Harm de Vries. Partitiestellingen. Bachelor Thesis, Thesis advisor: Dr. K.P. Hart. Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden

Vectorruimten en deelruimten

Enige informatie over groepen ten bate van het college Topologie en Meetkunde (Jaap van Oosten, Juni 2003)

Discrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma

(Isomorfie en) RELATIES

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE Afdeling Kwantitatieve Economie

Tellen. K. P. Hart. Delft, Faculty EEMCS TU Delft. K. P. Hart Tellen

EERSTE DEELTENTAMEN ANALYSE C

Topologie I - WPO. Prof. Dr. E. Colebunders

3 De duale vectorruimte

Uitwerkingen tentamen Lineaire Algebra 2 16 januari, en B =

Tentamen Discrete Wiskunde 1 10 april 2012, 14:00 17:00 uur

Lineaire Algebra C 2WF09

Aanvullingen bij Hoofdstuk 6

Faculteit Wetenschappen Vakgroep Wiskunde. Baire ruimten. Bachelor Project I. Wouter Van Den Haute. Prof. Eva Colebunders

Overzicht Fourier-theorie

wi4041 Functieruimten dr. K.P. Hart

b) Niet geldig. Zij π(n)(p) = 1 als n is even, anders π(n)(p) = 0. Schrijf

Complexe functies 2019

Ingela Mennema. Roosters. Bachelorscriptie. Scriptiebegeleider: Dr. R.M. van Luijk en H.D. Visse MSc. Datum Bachelorexamen: 28 juni 2016

Oneindig in Wiskunde & Informatica. Lezing in de reeks Oneindig 3 oktober 2007 / Studium Generale TU Delft. Tom Verhoeff

Functievergelijkingen

College WisCKI. Albert Visser. 5 december, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Lijn, Vlak, etc.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

HERTENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

1.1 Oefen opgaven. Opgave Van de lineaire afbeelding A : R 3 R 3 is gegeven dat 6 2, 5 4, A 1 1 = A = Bepaal de matrix van A.

TENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

Uitwerkingen tentamen Lineaire Algebra 2 16 januari, en B =

Transcriptie:

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A met uitwerking 9 december 2014, 09:30 12:30 Dit tentamen bevat 5 opgaven; zie ook de ommezijde. Alle opgaven tellen even zwaar (10 punten); je cijfer is het totaal aantal punten, gedeeld door 5. Als een opgave uit meerdere deeltjes bestaat, staat bij elk deeltje hoeveel van de 10 punten dat deeltje waard is. Advies: maak eerst die opgaven, die je kunt; en ga dan nadenken over de rest. Succes! Opgave 1. We noemen een functie f : N N repeterend als er voor elk eindig rijtje (a 1,..., a n ) natuurlijke getallen, er oneindig veel k N zijn die voldoen aan f(k) = a 1, f(k + 1) = a 2,... f(k + n 1) = a n Laat zien dat er overaftelbaar veel repeterende functies N N bestaan. [Hint: het kan helpen, eerst te bewijzen dat er overaftelbaar veel bijecties N N bestaan.] Eerst laten we zien dat er een repeterende functie bestaat. De verzameling van alle eindige, niet-lege rijtjes van elementen van N is aftelbaar; som ze op als σ 0, σ 1,.... Laat σ i het rijtje (a i 1,..., a i k(i) ) zijn. Definieer f : N N door f(0) = a 0 1 f(k(0) 1) = a 0 k(0) f(k(0)) = a 1 1 f(k(0) + k(1) 1) = a 1 k(1) f(k(0) + k(1)) = a 2 1 Dan komt elk rijtje (a 1,..., a n ) voor als (f(k),..., f(k + n 1)) voor zekere k en zelfs voor oneindig veel k, want het rijtje is een deelrijtje van elk van de oneindig veel rijtjes (a 1,..., a n, m), m N. Dus f is repeterend. 1

Nu is voor elke bijectie α : N N de functie α f repeterend: gegeven een rijtje (a 1,..., a n ) komt het rijtje (α 1 (a 1 ),..., α 1 (a n )) oneindig vaak voor in f, en dus het gegeven rijtje oneindig vaak in α f. Bovendien geldt voor twee bijecties α en β dat α f β f als α β (omdat f surjectief is), dus we hebben een injectieve functie α α f van de verzameling bijecties naar de verzameling repeterende functies; we zijn dus klaar als we weten dat er overaftelbaar veel bijecties bestaan. Voor elke functie g : N {0, 1} hebben we een bijectie α g, gedefinieerd door α g (2k) = 2k, α g (2k + 1) = 2k + 1 als g(k) = 0 α g (2k) = 2k + 1, α g (2k + 1) = 2k als g(k) = 1 Dan is α g een bijectie (hij is zijn eigen inverse), en de afbeelding g α g is injectief. Omdat er overaftelbaar veel functies g : N {0, 1} zijn, weten we nu dat er overaftelbaar veel bijecties zijn. Opgave 2. a) (5) Bewijs dat er een deelverzameling A van R bestaat die maximaal is met betrekking tot de volgende eigenschappen: i) A is gesloten onder optelling (d.w.z. als a, b A dan ook a+b A) ii) A Q = b) (5) Stel A is als in deeltje a). Bewijs dat voor elke x R één van de volgende (elkaar uitsluitende) uitspraken waar is: x A, x Q of er is een geheel getal m > 0 en een a A zodat mx + a Z. a) Laat P de poset van alle deelverzamelingen A van R zijn die voldoen aan i) en ii), geordend door inclusie. De verzameling P is niet-leeg want P. Als C P een keten is, dan is C ook een element van P : als x, y C dan is er, omdat C een keten is, een C C met x, y C. Er volgt x + y C omdat C P, en dus x + y C. We zien dat C gesloten is onder de optelling. Tevens is C Q =, want C Q = Q) = C C(C = C C We concluderen dat elke keten in P een bovengrens heeft in P. Met het lemma van Zorn volgt nu dat P een maximaal element heeft; dit is een element A als gevraagd in a).

b) Eerst laten we zien dat de drie mogelijkheden elkaar uitsluiten. We weten al dat A Q =. Zij B de verzameling van die reële getallen x waarvoor er een m Z >0 en een a A bestaan zodat mx + a Z. Dan is A B = : als x A B, zeg mx + a Z, dan is (omdat A gesloten onder optelling) mx + a A Q; tegenspraak. Als x Q B, zeg x = p q, m p q + a Z dan volgt a Q, ook leidend tot tegenspraak. Om te zien dat één van de mogelijkheden zich inderdaad voordoet, neem x met x A, x Q. Beschouw de verzameling A x = {nx + ka a A, n, k N, n + k > 0} We zien dat A x gesloten is onder optelling en A A x (omdat x A x ). Wegens de maximaliteit van A moet dus gelden, dat A x Q. Dat betekent dat er n, k, p, q Z zijn met n 0, k 0, n + k > 0, en q > 0, en een a A zodat nx + ka = p q Hieruit volgt qnx + qka = p. Merk op dat ook volgt dat k > 0 (anders is x Q, in strijd met de aanname) en n > 0 (anders is ka A Q), dus voor m = qn > 0 en a = qka A geldt mx + a Z. Opgave 3. We beschouwen een poset (X, ). Gegeven is, dat er een welordening (L, ) bestaat en een functie f : X L die injectief is en ordebewarend (d.w.z. als x y in X, dan f(x) f(y) in L). a) (5) Bewijs, dat elke niet-lege deelverzameling Y X een minimaal element y 0 heeft (d.w.z. voor alle y Y geldt: als y y 0 dan y = y 0 ). b) (5) Stel, Y X is een keten (Y is lineair geordend met de ordening van X). Bewijs, dat Y een welordening is. a) Stel Y X is niet-leeg. Beschouw het beeld f(y ) van Y onder f. Dit is een niet-lege deelverzameling van de welordening L en heeft dus een kleinste element l. Kies y Y zodat f(y) = l. Dan is er geen z Y met z < y, want dan zou volgen f(z) < f(y) = l in strijd met de minimaliteit van l. Dus y is een minimaal element van Y. b) Stel Y X is een keten; stel Z Y een niet-lege deelverzameling. Dan heeft Z een minimaal element volgens a); maar omdat Z (als deelverzameling van de keten Y ) een keten is, is elk minimaal element ook een kleinste element. We concluderen dat Y een welordening is.

Opgave 4. In deze opgave beschouwen we de taal L pos van posets; L pos = { }. We beschouwen ook de L pos -structuur M = (P(N), ). a) (3) Geef een L pos -formule in één vrije variabele φ(x), die in M uitdrukt dat x een singleton (een verzameling met precies één element) is: d.w.z., M = φ(a) precies als A een singleton is. b) (3) Geef een L pos -formule χ(x, y) in twee vrije variabelen, die in M uitdrukt: x en y zijn disjunct. c) (4) Geef een L pos -formule in twee vrije variabelen ψ(x, y) die in M uitdrukt: de doorsnede van x en y heeft precies twee elementen. a) Bijvoorbeeld door te zeggen: x is een singleton als er precies twee elementen x zijn (nl. x zelf en ): laat φ(x) de volgende formule zijn: y z( (y = z) y x z x w(w x w = y w = z)) b) Bijvoorbeeld door te zeggen: elk element dat x en y is, is het kleinste element: laat χ(x, y) de volgende formule zijn: z(z x z y w(z w)) c) Bijvoorbeeld door te zeggen dat er precies twee singletons x en y bestaan. Laat ψ(x, y) de volgende formule zijn: z w(φ(z) φ(w) z x z y w x w y (z = w) v(φ(v) v x v y v = z v = w)) Opgave 5. We beschouwen de taal L R van R-vectorruimten: de taal heeft een constante 0, een functiesymbool + voor optelling van vectoren, en voor elke r R een functiesymbool f r voor vermenigvuldiging van een vector met de scalar r. We hebben ook de theorie T R van R-vectorruimten, gegeven door de axioma s f r (0) = 0 x(f 1 (x) = x) x(f r+s (x) = f r (x) + f s (x)) xy(f r (x + y) = f r (x) + f r (y)) x(f r (f s (x)) = f rs (x)) Bewijs met behulp van de Compactheidsstelling dat er geen L R -formule φ(x, y) in twee vrije variabelen x en y is, die uitdrukt dat x en y lineair

onafhankelijk zijn over R, met andere woorden: die zo is dat voor elke R- vectorruimte V en elk tweetal elementen v, w van V geldt: V = φ(v, w) precies als v en w in V lineair onafhankelijk zijn. [Hint: gesteld zo n formule φ(x, y) bestond; beschouw dan de ontkenning φ(x, y). Beschouw een uitbreiding van de taal met twee nieuwe constanten, en formuleer een geschikte uitbreiding van de theorie T R ] Stel zo n formule φ(x, y) was er wel. Dan drukt φ(x, y) uit dat x en y lineair afhankelijk zijn: d.w.z., x = 0 of y = f r (x) voor zekere r. Laat L de taal L R {c, d} zijn, waar c, d nieuwe constanten zijn. Zij T de theorie: T R { φ(c, d)} { (c = 0)} { (f r (c) = d) r R} Als T T eindig is, dan bevat T maar eindig veel van de axioma s (f r (c) = d; zeg, T bevat de axioma s (f r1 (c) = d),..., (f rk (c) = d) Neem nu R als vectorruimte over zichzelf, c R = 1 en d R {r 1,..., r k }. Dan is R met deze interpretatie een model van T, want c R en d R zijn afhankelijk over R. We zien dat elke eindige deeltheorie T van T consistent is, dus met de Compactheidsstelling is T consistent. Dit leidt tot een tegenspraak. Stel nl. V ee model van T. Dan is V een vectorruimte over R, c V en d V zijn afhankelijke vectoren maar c V 0 en r c V d V voor alle r R! Dit kan natuurlijk niet. Deze tegenspraak bewijst dat de veronderstelde formule niet kan bestaan.