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2025-2026学年下学期期末

2025-2026学年下学期期末试卷——张民​

说明​

根据“张民老师班”目录中的试卷照片整理。照片包含第 1—4 页,其中第 3、4 页各有两张重复照片;第 5 页缺失,第 14 题配图及第 15 题缺失。保留原卷中英文题面、题号和分值,照片中的手写作答与批改未作为参考答案收录;配图中无法与印刷线条分离的笔迹暂保留。

一、Logic, Sets, Functions and Relations(4 questions, 30 points)​

  1. (6 points)Show the following statement.

    Premises: (∃x)A(x)→(∀x)((B(x)∨A(x))→C(x))(\exists x)A(x)\to(\forall x)((B(x)\lor A(x))\to C(x)); (∃x)A(x)(\exists x)A(x)

    Conclusion: (∃x)C(x)(\exists x)C(x)


  2. (8 points)回答下列问题:

    (a) 请建立 [0,1][0,1] 到 [−1,1][-1,1] 的双射;

    (b) 请建立 [0,1][0,1] 到 (0,1](0,1] 的双射。


  3. (6 points)考虑偏序集 (S,≤)(S,\leq),其中 S={1,2,…,n}S=\{1,2,\ldots,n\},≤\leq 为通常的大小关系(全序)。设 A⊆SA\subseteq S,定义 AA 的上闭包

    ↑A={x∈S:∃a∈A, a≤x},\uparrow A=\{x\in S:\exists a\in A,\ a\leq x\},

    下闭包

    ↓A={x∈S:∃a∈A, x≤a}.\downarrow A=\{x\in S:\exists a\in A,\ x\leq a\}.

    对 S={1,2,3,4,5}S=\{1,2,3,4,5\} 和 A={2,4}A=\{2,4\},计算 ↑A\uparrow A、↓A\downarrow A、↑A∩↓A\uparrow A\cap\downarrow A 的值。


  4. (10 points)设 f:A→Bf:A\to B 是一个从集合 AA 到集合 BB 的函数。在集合 AA 上定义关系 RfR_f 如下:

    Rf={(x,y)∈A×A∣f(x)=f(y)}.R_f=\{(x,y)\in A\times A\mid f(x)=f(y)\}.

    (1)(6 points)证明:RfR_f 是 AA 上的等价关系。

    (2)(4 points)证明:对任意 b∈ran⁡(f)b\in\operatorname{ran}(f),原像集 f−1({b})f^{-1}(\{b\}) 是 RfR_f 的一个等价类。

    注:ran⁡(f)\operatorname{ran}(f) 表示函数 ff 的值域。


二、Counting(6 questions, 45 points)​

  1. (9 points)Answer following questions:

    (a) Suppose S={1,2,…,n}S=\{1,2,\ldots,n\}. How many ordered triples (A,B,C)(A,B,C) are there such that A⊆B⊆C⊆SA\subseteq B\subseteq C\subseteq S?

    (b) Suppose nn is a positive integer. How many functions are there from the set {1,2,…,n}\{1,2,\ldots,n\} to the set {1,2,3}\{1,2,3\} that are onto?

    (c) Find the largest coefficient in the expansion of (x+3)5(x+3)^5.


  2. (5 points)在一个边长为 2 的正方形内部任意放置 10 个点。请证明:必定存在至少两个点,它们之间的距离不超过 232\dfrac23\sqrt2。


  3. (9 points)Find the generating function for the sequence {pn}\{p_n\}, where pnp_n denotes the number of non-negative integer solutions to each of the following equations:

    (a) x1+x2+⋯+xk=nx_1+x_2+\cdots+x_k=n, where 0≤xi≤30\leq x_i\leq3, i=1,2,…,ki=1,2,\ldots,k.

    (b) x1+2x2+⋯+kxk=nx_1+2x_2+\cdots+kx_k=n.

    (c) x1+x2+⋯+xk=nx_1+x_2+\cdots+x_k=n, where x1≥x2≥⋯≥xk≥0x_1\geq x_2\geq\cdots\geq x_k\geq0.


  4. (6 points)A matrix is “good” if in each row there are no repeated elements, and in each column there are no repeated elements. How many “good” matrices are there with 2 rows and 5 columns, where all of their elements are from {1,2,3,4,5}\{1,2,3,4,5\}?


  5. (8 points)Let Sn={1,2,…,n}S_n=\{1,2,\ldots,n\} and let ana_n denote the number of non-empty subsets of SnS_n that contain no two consecutive integers.

    (a) Find a recurrence relation for ana_n and give the initial condition.

    (b) Solve the recurrence relation.


  6. (8 points)Consider the linear nonhomogeneous recurrence relation:

    an−5an−1+6an−2=F(n).a_n-5a_{n-1}+6a_{n-2}=F(n).

    State the form of a particular solution for each of the following cases:

    (a) F(n)=3n+2nF(n)=3^n+2^n

    (b) F(n)=n23nF(n)=n^2 3^n

    (c) F(n)=7nF(n)=7^n

    (d) F(n)=(n3+1)2nF(n)=(n^3+1)2^n


三、Graphs(5 questions, 25 points)​

  1. (7 points)The complete m-partite graph Kn1,n2,…,nmK_{n_1,n_2,\ldots,n_m} has vertices partitioned into mm subsets of n1,n2,…,nmn_1,n_2,\ldots,n_m elements each, and vertices are adjacent if and only if they are in different subsets in the partition.

    (a)(1 points)What is the chromatic number of Kn1,n2,…,nmK_{n_1,n_2,\ldots,n_m}?

    (b)(2 points)Please draw K1,2,2K_{1,2,2}. How many vertices and edges does it have?

    (c)(4 points)Does K3,2,2,4K_{3,2,2,4} have Euler Parth or Euler Circuit? Please explain.


  2. (7 points)请回答下列问题:

    (a)(4 points)设 GG 是 nn 个顶点的简单图,且 GG 与它的补图 G‾\overline G 同构。证明 n(n−1)n(n-1) 必须能被 4 整除。

    注:对于简单图 G=(V,E)G=(V,E),其补图为 G‾=(V,E‾)\overline G=(V,\overline E),其中 E‾\overline E 包含所有在 GG 中不存在的边(即完全图 KnK_n 减去 GG 的边)。

    (b)(3 points)判断下列两个图 GG 和 HH 是否同构。请说明你的理由。

    张民班第12题第b小题图


  3. (6 points)Please answer the questions considering the graph given below:

    张民班第13题图

    (a)(4 points)Please list all the cut vertices and cut edges;

    (b)(2 points)Does the given graph have a Hamilton circuit or Hamilton path? If yes, please provide one. Otherwise, please explain.


  4. (5 points)判断下图是否是平面图。如果是,请画出其平面表示,如果不是,请说明原因。

    配图缺失(第 5 页缺失)。


  5. 缺失(第 5 页缺失)。


2025-2026学年下学期期末试卷——其他老师班​

说明​

根据“其他老师班”目录中的试卷照片整理,共 4 页。照片未拍到完整卷首,学年、学期和版本归属依收集目录标注,教师姓名及卷别未确认。保留原卷中英文题面、题号和分值;图中可见手写作答或批改痕迹,不作为参考答案。

一、Logic, Sets, Functions and Relations(5 questions, 30 points)​

  1. (4 points)判断下列各对公式是否等值,若等值,请给出证明,若不成立,请给出反例。

    (a) ∀xP(x,x)\forall xP(x,x),∀x∀yP(x,y)\forall x\forall yP(x,y)

    (b) ¬(∀xF(x)∨∃yG(y))\neg(\forall xF(x)\lor\exists yG(y)),∃y¬F(y)∧∀x¬G(x)\exists y\neg F(y)\land\forall x\neg G(x)


  2. (4 points)试用一阶谓词逻辑描述下列命题结构(要求使用全总个体域)。

    (a) 并不是所有的北京人都去过颐和园(要求:只能使用存在量词)。

    (b) 不存在比一切实数都大的实数。


  3. (8 points)设 XX 为集合,A=P(X)−{∅}−{X}A=P(X)-\{\varnothing\}-\{X\} 且 A≠∅A\ne\varnothing,若 ∣X∣=n|X|=n,问:

    (a) (A,⊆)(A,\subseteq) 是偏序集吗?若是,回答下列问题:

    (b) 偏序集 (A,⊆)(A,\subseteq) 是否有最大元?

    (c) 偏序集 (A,⊆)(A,\subseteq) 是否有最小元?

    (d) 偏序集 (A,⊆)(A,\subseteq) 中极大元和极小元的一般形式是什么?并说明理由。

    说明:P(X)P(X) 代表集合 XX 的幂集。


  4. (8 points)设 RR 是一个二元关系。令

    S={(a,b)∣存在某个 c, 有 (a,c)∈R 且 (c,b)∈R}.S=\{(a,b)\mid\text{存在某个 }c,\text{ 有 }(a,c)\in R\text{ 且 }(c,b)\in R\}.

    证明:若 RR 是等价关系,则 SS 也是等价关系。


  5. (6 points)证明:有限集 AA 与可列集 BB 的笛卡尔积 A×BA\times B 是可列集。

    提示

    本题中“可列集”包含有限集(含空集)与可列无限集。


二、Counting(6 questions, 45 points)​

  1. (6 points)Answer following questions:

    (a) Suppose that SS is a set with nn elements. How many ordered pairs (A,B)(A,B) are there such that A⊆SA\subseteq S, B⊆SB\subseteq S and A∩B=∅A\cap B=\varnothing?

    (b) What is the coefficient of x5x^5 in the expansion of (x2−1x)7\left(x^2-\dfrac1x\right)^7?


  2. (6 points)按要求完成下列题目:

    (a) 在边长为 1 的正三角形中任选五点,证明存在两点,其距离不超过 1/21/2。

    (b) 在边长为 1 的正三角形中任选 10 点,证明存在两点,其距离不超过 1/31/3。

    (c) 在边长为 1 的正三角形中任选 n2+1n^2+1 个点,证明存在两点,其距离不超过 1/n1/n。


  3. (11 points)Find the number of integer solutions for each of the following problems:

    (a) x1+x2+⋯+x6=10x_1+x_2+\cdots+x_6=10 with x1,…,x6>0x_1,\ldots,x_6>0.

    (b) x1+x2+⋯+x6<10x_1+x_2+\cdots+x_6<10 with x1,…,x6>0x_1,\ldots,x_6>0.

    (c) x1×x2×⋯×x6=10x_1\times x_2\times\cdots\times x_6=10 with x1,…,x6>0x_1,\ldots,x_6>0.

    (d) x12+x22+⋯+x62=3x_1^2+x_2^2+\cdots+x_6^2=3 with x1,…,x6∈Zx_1,\ldots,x_6\in\mathbb Z.


  4. (8 points)在下图所示的地图中,起点为 (0,0)(0,0),终点为 (10,5)(10,5),且只能向上移动,或者向右移动。其中 A(2,2)A(2,2)、B(3,2)B(3,2)、C(4,2)C(4,2)、D(5,2)D(5,2)、E(6,2)E(6,2)、F(6,3)F(6,3)、G(7,2)G(7,2)、H(7,3)H(7,3)。

    其他老师班第9题地图

    (a) 计算从起点 (0,0)(0,0) 到终点 (10,5)(10,5) 的路径数目。(说明:每一条路径都会包含向右移动 10 次,且向上移动 5 次。)

    (b) 计算不能经过 AB,CD,EF,GHAB,CD,EF,GH 的路径数目。


  5. (8 points)用红、蓝、白三种颜色对 1×n1\times n 的方格涂色,每个方格只能涂一种颜色,如果要求涂成红色的两个方格不能相邻,问有多少种方法?

    要求:请用构造递推关系的方法完成此题。


  6. (6 points)准备一个果篮,水果可选自苹果、橙子、香蕉和梨,其中要求苹果的个数是偶数,橙子的个数是 5 的倍数,至多有 4 个香蕉,至多有一个梨。hnh_n 是满足上述条件的果篮数目,其中 nn 表示果篮中水果的总个数。

    (1)给出 hnh_n 的生成函数。

    (2)从这个生成函数出发求 hnh_n 的公式。


三、Graphs(6 questions, 25 points)​

  1. (4 points)下列图分别有多少个顶点和边?并说明对于哪些 nn 值来说,下列图是二分图?

    (a) KnK_n

    (b) CnC_n


  2. (5 points)证明:在一个连通的平面图中,若每个面(包括外部区域)都被三条边围成,则该图的边数 ee 与顶点数 vv 满足关系式 e=3v−6e=3v-6。


  3. (4 points)请判断下面两图是否同构?构造一个同构或者给出不存在同构的证明。

    其他老师班第14题图


  4. (2 points)请写出上题中的图 G1G_1 的割点和割边。


  5. (5 points)Determine whether the given graph has an Euler circuit. Construct such a circuit when it exists. If no Euler circuit exists, determine whether the graph has an Euler path and construct such a path if it exists.

    其他老师班第16题图


  6. (5 points)Prove the following graph is nonplanar(非平面图).

    其他老师班第17题图

    提示

    图中下方两条弧线分别连接 bb 与 ff、gg 与 cc,交叉处不是顶点。