Algoritmos e complexidade Notas de aula - Arquivo Escolar
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A. Conceitos matemáticos Prova. (i) Se −x > 0 temos x < 0, logo ⊢ x |= −x e |x |= −x. O casos restantes podem ser analisadas analogamente. (ii) Analise da casos. (iii) Para x + y < 0: |x + y |= −(x + y) = (−x) + (−y) ≤⊢ x|+ ⊢ y |= |x| + |y|. Para x + y ≥ 0: |x + y |= x + y ≤ |x| + |y|. (iv) Para xy ≥ 0: Se x = 0 temos |xy |= 0 = |x||y|, se x > 0 temos y > 0 e |xy |= xy = |x||y|, se x < 0 temos y < 0 e |xy |= xy = (−|x|)(−|y|) = |x||y|. Caso xy < 0 similar. Corolário A.1 1≤i≤n 1≤i≤n xi xi ≤ 1≤i≤n = 1≤i≤n |xi| (A.5) |xi| (A.6) (A.7) Prova. Prova com indução sobre n. Proposição A.2 (Regras para o máximo) Para ai, bi ∈ R max i ai + bi ≤ max i ai + max bi i Prova. Seja ak + bk = maxi ai + bi. Logo max i ai + bi = ak + bk ≤ max i ai + bi ≤ max i ai + max i bi. (A.8) Definição A.3 (Pisos e tetos) Para x ∈ R o piso ⌊x⌋ é o maior número inteiro menor que x e o teto ⌈x⌉ é o menor número inteiro maior que x. Formalmente ⌊x⌋ = max{y ∈ Z|y ≤ x} ⌈x⌉ = min{y ∈ Z|y ≥ x} O parte fracionário de x é {x} = x − ⌊x⌋. Observe que o parte fracionário sempre é positivo, por exemplo {−0.3} = 0.7. 294
Proposição A.3 (Regras para pisos e tetos) Pisos e tetos satisfazem Definição A.4 O fatorial é a função A.1. Funções comuns x ≤ ⌈x⌉ < x + 1 (A.9) x − 1 < ⌊x⌋ ≤ x (A.10) n! : N → N : n ↦→ 1≤i≤n Temos a seguinte aproximação do fatorial (fórmula de Stirling) n! = √ 2πn i. n n (1 + O(1/n)) (A.11) e Uma estimativa menos preciso, pode ser obtido pelas observações que combinado ficam Revisão: Logaritmos e n = i≥0 n! ≤ n n n i i! > nn n! (n/e) n ≤ n! ≤ n n . log a 1 = 0 (A.12) a log a n = n por definição (A.13) log a nm) = log a n + log a m propriedade do produto (A.14) log a n/m = log a n − log a m propriedade da divisão (A.15) log a n m = m log a n propriedade da potência (A.16) log a n = (log b n)(log a b) troca de base (A.17) loga n = logc n logc a logb a = 1 loga b a log c b = b log c a mudança de base (A.18) (A.19) expoentes (A.20) 295
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A. Conceitos matemáticos<br />
Prova. (i) Se −x > 0 temos x < 0, logo ⊢ x |= −x e |x |= −x. O casos<br />
restantes po<strong>de</strong>m ser analisadas analogamente. (ii) Analise da casos. (iii) Para<br />
x + y < 0: |x + y |= −(x + y) = (−x) + (−y) ≤⊢ x|+ ⊢ y |= |x| + |y|. Para<br />
x + y ≥ 0: |x + y |= x + y ≤ |x| + |y|. (iv) Para xy ≥ 0: Se x = 0 temos<br />
|xy |= 0 = |x||y|, se x > 0 temos y > 0 e |xy |= xy = |x||y|, se x < 0 temos<br />
y < 0 e |xy |= xy = (−|x|)(−|y|) = |x||y|. Caso xy < 0 similar. <br />
Corolário A.1<br />
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1≤i≤n<br />
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xi<br />
xi<br />
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≤<br />
1≤i≤n<br />
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=<br />
1≤i≤n<br />
|xi| (A.5)<br />
|xi| (A.6)<br />
(A.7)<br />
Prova. Prova com indução sobre n. <br />
Proposição A.2 (Regras para o máximo)<br />
Para ai, bi ∈ R<br />
max<br />
i ai + bi ≤ max<br />
i ai + max bi<br />
i<br />
Prova. Seja ak + bk = maxi ai + bi. Logo<br />
max<br />
i ai<br />
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+ bi = ak + bk ≤ max<br />
i ai<br />
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+ bi ≤ max<br />
i ai + max<br />
i<br />
bi.<br />
(A.8)<br />
Definição A.3 (Pisos e tetos)<br />
Para x ∈ R o piso ⌊x⌋ é o maior número inteiro menor que x e o teto ⌈x⌉ é o<br />
menor número inteiro maior que x. Formalmente<br />
⌊x⌋ = max{y ∈ Z|y ≤ x}<br />
⌈x⌉ = min{y ∈ Z|y ≥ x}<br />
O parte fracionário <strong>de</strong> x é {x} = x − ⌊x⌋.<br />
Observe que o parte fracionário sempre é positivo, por exemplo {−0.3} = 0.7.<br />
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