Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)"

Transkriptio

1 Salausmenetelmät Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA 3. Kongruenssit à 3.1 Jakojäännös ja kongruenssi Määritelmä 3.1 Kaksi lukua a ja b ovat keskenään kongruentteja (tai a on kongruentti luvun b kanssa) modulo m, jos m jakaa niiden erotuksen a - b, ts. a - b = q m, eräälle q œ. Tätä merkitään kirjoittamalla a ª b Hmod ml. Jakoalgoritmin (Lause 1.1) mukaan luvut a ja b voidaan esittää yksikäsitteisesti muodossa a = q 1 m + r 1 ja b = q 2 m + r 2, 0 r 1, r 2 < m. Tässä a - r 1 = q 1 m ja b - r 2 = q 2 m, joten Määritelmän 3.1 nojalla luku a on kongruentti jakojäännöksen r 1 kanssa ja luku b jakojäännöksen r 2 kanssa. Toisin sanoen on voimassa a ª r 1 Hmod ml ja b ª r 2 Hmod ml, missä r 1 ja r 2 ovat ko. jakojäännökset modulo m. Lisäksi (3.1) a ª b Hmod ml jos ja vain jos jakojäännökset r 1 ja r 2 ovat samat. Perustellaan (3.1) käyttäen edellä esitettyjä merkintöjä seuraavasti: a ª b Hmod ml ñ a - b = q m ñ ( q 1 m + r 1 ) ( q 2 m + r 2 ) = q m ñ r 1 r 2 = (q q 1 + q 2 ) m (tässä kerroin (q q 1 + q 2 ) œ ) ñ r 1 r 2 = 0 (koska 0 r 1, r 2 < m) ñ r 1 = r 2 Näin ollen a ª b Hmod ml täsmälleen silloin, kun luvuilla a ja b on sama jakojäännös modulo m. Mathematica-funktio md antaa jakoalgoritmin a = q 1 m + r 1 mukaisen jakojäännöksen r 1 modulo m.

2 Salakirjoitus 2 Esimerkki 3.1 a = 36; m = 17; md 2 a = 17015; m = 17; md 15 Todellakin 36 = 2* ja = 1000* Seuraavassa esimerkissä testataan ovatko kaksi suurehkoa lukua a ja b keskenään kongruentteja modulo m ( = 17): Esimerkki 3.2 m = 17; a = ; b = ; b, md == 0 H vp op palauttaa arvon True jos vp ja op ovat samat L True Vastauksena saatiin siis, että nämä luvut a = ja b = todella ovat kongruentteja keskenään modulo m = 17, ts. a ª b Hmod ml. Näin on koska jakojäännös on = 0, kun a - b jaetaan luvulla m = 17 (ks. Määritelmä 3.1). Osoittautuu, että tässä tapauksessa a - b = *17. Tarkistetaan vielä toisella tavalla, että lukujen a ja b jakojäännökset ovat samat, kun ne jaetaan luvulla m = 17: 17D 17D 9 9 Molemmat jakojäännökset ovat siis = 9. Vielä voidaan laskemalla todeta, että a = * ja b = * Yleisesti jakojäännökset (mod m) ovat 0, 1, 2,..., m - 1. Jokainen kokonaisluku on siis kongruentti (mod m) täsmälleen yhden luvun 0, 1, 2,..., m - 1 kanssa. Kuten aiemmin kohdassa (3.1) todettiin, a ª b Hmod ml täsmälleen silloin, kun luvuilla a ja b on sama jakojäännös r (mod m).

3 Salakirjoitus 3 Harjoituksia 13 Mitkä seuraavista kongruensseista ovat tosia? a) 19 ª 1 (mod 9) b) 19 ª 8 (mod 9) c) 18 ª 0 (mod 9) d) 29 ª 2 (mod 9) 14 Osoita, että a ª b Hmod ml täsmälleen silloin, kun kokonaisluvuilla a ja b on sama jakojäännös modulo m. à 3.2 Jäännösluokka Kokonaislukujen joukon alkiot jakautuvat erillisiin luokkiin siten, että samaan luokkaan kuuluvat luvut ovat kongruentteja keskenään (mod m) - toisin sanoen niillä on sama jakojäännös (mod m). Määritelmä 3.2 (Jäännösluokka) Luvun a määräämä jäännösluokka (mod m), merkitään [a], on joukko [a] = { x œ» x ª a Hmod ml } = { x œ» x - a = qm, q œ } = { x œ» x = a + qm, q œ }. Esimerkki 3.3 Jäännösluokat (mod 2) ovat [0] = { x œ» x ª 0 Hmod 2L } = { x œ» x - 0 = q 2, q œ } = { x œ» x = 2 q, q œ } = parilliset kokonaisluvut [1] = { x œ» x ª 1 Hmod 2L } = { x œ» x - 1 = q 2, q œ } = { x œ» x = 2 q + 1, q œ } = parittomat kokonaisluvut Jäännösluokkia (mod m) on m kappaletta ja ne ovat esimerkiksi [0], [1],..., [m - 1]. Huomaa, että [m] = [0], [m+1] = [1], jne. Lisäksi on voimassa: [a] = [b] ó a ª b Hmod ml. Esimerkki 3.4 Tarkastellaan kokonaislukujen jakautumista jäännösluokkiin modulo 5. Tässä tarvitsee kiinnittää huomio ainoastaan jakojäännökseen. Viidellä jaolliset luvut..., -10, -5, 0, 5, 10,... muodostavat jäännösluokan [0], koska niiden jakojäännös on nolla. Niiden lukujen esiintymistä lukusuoralla, joiden jakojäännös on 2, ts. jotka muodostavat jäännösluokan [2], on hahmoteltu alla:

4 Salakirjoitus 4..., -9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, @2D.... Kaikkiaan on viisi erilaista jäännösluokkaa. Ne ovat seuraavat: [0] = {..., -10, -5, 0, 5, 10,... } [1] = {..., -9, -4, 1, 6, 11,... } [2] = {..., -8, -3, 2, 7, 12,... } [3] = {..., -7, -2, 3, 8, 13,... } [4] = {..., -6, -1, 4, 9, 14,... } Määritelmä 3.3 Jäännösluokkien (mod m) muodostamasta joukkosta käytetään merkintää m. Esimerkki = {[0], [1]} jakojäännökset (mod 2) ovat 0 ja 1 3 = {[0], [1], [2]} jakojäännökset (mod 3) ovat 0, 1 ja 2 4 = {[0], [1], [2], [3]} jakojäännökset (mod 4) ovat 0, 1, 2 ja 3 Harjoituksia 15 Tarkastellaan kokonaislukujen jakautumista jäännösluokkiin modulo 4, ts. tarkastellaan joukkoa 4 = {[0], [1], [2], [3]}. Esitä Esimerkin 3.4 tavalla, mitkä luvut kuuluvat seuraaviin jäännösluokkiin. a) [0] b) [1] c) [2] d) [3]. à 3.3 Täydellinen jäännössysteemi Määritelmä 3.4 Kokonaislukujen joukko {a 1, a 2,,a m } (m kpl) on täydellinen jäännössysteemi (complete residue system) modulo m, jos jokainen kokonaisluku on kongruentti täsmälleen yhden alkion a i, 1 i m, kanssa modulo m. Toisisin sanoen, joukko {a 1, a 2,,a m } on saatu ottamalla yksi luku kustakin jäännösluokkien (mod m) muodostaman joukkon m alkiosta. Muistin virkistämiseksi kerrataan vielä, että m = 1 2 m D}. Yleisimmin käytettyjä täydellisiä jäännössysteemejä modulo m ovat joukot 80, 1,, m - 1< ja 81, 2,, m<. Yhtä hyvin voitaisiin valita esim. 8m, m + 1,, 2 m - 1<. Selvästi m kokonaislukua a i, 1 i m, muodostavat täydellisen jäännössysteemin modulo m jos ja vain jos jokaista paria (i, j), 1 i, j m, kohti pätee (3.2) a i ª a j Hmod ml ï i = j. Kongruenssirelaatio ª (modulo m) määrittelee ekvivalenssirelaation (refleksiivinen, symmetrinen ja transitiivinen relaatio) kokonaislukujen joukossa. Täydellinen jäännössysteemi on ekvivalenssiluokkien (m kpl) edustajien muodostama joukko.

5 Salakirjoitus 5 Lemma 3.1 Olkoon kaª kbhmod ml ja sythk, ml = d (> 0), missä k, m > 0. Tällöin a ª b Hmod m ê dl. Todistus: Kirjoitetaan k = k ' d ja m = m' d, missä d = syt(k, m) ja siis sythk ', m'l = 1. Oletuksesta kaª kbhmod ml seuraa Määritelmän 3.1 nojalla, että ka-kb= xm, jollekin x œ. Toisin sanoen Hk ' dl a - Hk ' dl b = x Hm' dl. Ottamalla d puolittain tekijäksi, saadaan d Hk ' a - k ' bl = d Hxm'L, ts. k ' Ha - bl = xm'. Koska sythm', k 'L = 1, seuraa Lemmasta 1.5, että m'»ha-bl, ts. a ª b Hmod m'l. Lemma 3.2 Olkoon {a 1, a 2,,a m } täydellinen jäännössysteemi modulo m ja olkoon sythk, ml = 1. Tällöin {ka 1, ka 2,,ka m } on myös täydellinen jäännössysteemi modulo m. Todistus: Käytetään kriteeriä (3.2). Lemman 3.1 nojalla ehdosta ka i ª ka j Hmod ml seuraa, että a i ª a j Hmod ml, josta edelleen seuraa, että i = j. Harjoituksia 16 Kertaa Lemman 3.1 todistus: Olkoon kaª kbhmod ml ja sythk, ml = d. Tällöin a ª b Hmod m ê dl. 17 Kertaa Lemman 3.2 todistus: Olkoon {a 1, a 2,,a m } täydellinen jäännössysteemi modulo m ja olkoon sythk, ml = 1. Tällöin {ka 1, ka 2,,ka m } on myös täydellinen jäännössysteemi modulo m. à 3.4 Kongruenssien laskusääntöjä Seuraavassa lauseessa saamme kongruensseille mukavia laskusääntöjä. Erityisesti kohtaa 4) tarvitaan hyvin usein tässä kurssissa. Lause 3.3 Olkoon m annettu positiivinen kokonaisluku. Kongruenssi (mod m) toteuttaa seuraavat ehdot: 1) a ª a (mod m) (refleksiivisyys) 2) Jos a ª b (mod m), niin b ª a (mod m) (symmetrisyys) 3) Jos a ª b (mod m) ja b ª c (mod m), niin a ª c (mod m) (transitiivisuus) 4) Jos a ª b (mod m), c ª d (mod m), r œ ja n œ +, niin seuraavat kongruenssit ovat voimassa: (i) (a c) ª (b d) (mod m) (ii) r a ª r b (mod m) (iii) a c ª b d (mod m) (iv) a n ª b n (mod m) 5) Jos k a ª k b (mod m) ja syt(k, m) = 1, niin a ª b (mod m). Todistus: 1) Koska a a = 0 = 0 ÿ m, niin määritelmän nojalla a ª a (mod m).

6 Salakirjoitus 6 2) Jos a ª b (mod m), niin m» a b, ts. a b = k ÿ m Hk œ L. Siis b a = H kl ÿ m, ts. m» b a, ts. b ª a (mod m). 3) Jos a ª b (mod m) ja b ª c (mod m), niin eräille k, l œ pätee a b = k ÿ m ja b c = l ÿ m. Nyt a c = (a b) + (b c) = H k + l L ÿ m, jossa ( k + l ) œ. Siis a ª c (mod m). 4) Olkoon a ª b (mod m), c ª d (mod m), r œ ja n œ +. Tällöin eräille k, l œ pätee a b = k ÿ m ja c d = l ÿ m. (i) Meillä on Ha cl Hb dl = Ha bl Hc dl = k ÿ m l ÿ m = H k l L ÿ m, missä ( k ± l ) œ. Siis Ha cl ª Hb dl (mod m). (ii) Tässä ra rb = r ÿ Ha bl = r ÿ Hk ÿ ml = Hr ÿ kl ÿ m, ja siis ra ª rb (mod m). (iii) Luvut a ja c voidaan kirjoittaa myös muotoon a = b + k ÿ m ja c = d + l ÿ m. Näin ollen ac = Hb + k ÿ ml Hd + l ÿ ml = bd + Hbl + kd + klml ÿ m, joten ac bd = Hbl + kd + klml ÿ m, ja siis ac ª bd (mod m). (iv) Kun n = 1, on oletuksen a ª b (mod m) nojalla a n = a 1 = a ª b = b 1 = b n (mod m). Tehdään induktio-oletus, että a k ª b k (mod m), ts. oletetaan, että väite on tosi, kun n = k. Valitaan nyt kohdassa (iii) c = a k ja d = b k. Tällöin kohdan (iii) ja induktio-oletuksen nojalla saadaan: a k+1 = a(a k ) = ac ª bd = b(b k ) = b k+1 (mod m). Näin ollen väite on induktioperiaatteen nojalla tosi aina kun n œ +. 5) Tulos seuraa suoraan Lemmasta 3.1, koska tässä tapauksessa on d = sythk, ml = 1. Kun [a] ja [b] œ m, voidaan määritellä (3.3) [a] + [b] = [a+b] [a]ÿ[b] = [a ÿ b] Osoitetaan, että nämä yhteen- ja kertolaskuoperaatiot ovat hyvin määriteltyjä, toisin sanoen laskutoimitukset kohdassa (3.3) ovat riippumattomia jäännösluokkien edustajista. Todistus: Edustakoot a 1 ja a keskenään samaa jäännösluokkaa, samoin b 1 ja b. Tällöin siis [a 1 ] = [a] ja [b 1 ] = [b], ts. a 1 ª a (mod m) ja b 1 ª b (mod m). Lauseen 3.3 (kohta 4) nojalla a 1 + b 1 ª a + b (mod m) a 1 ÿ b 1 ª a ÿ b (mod m). Näin 1 + b 1 D + 1 ÿ b 1 D ÿ bd

7 Salakirjoitus 7 ja siis HMäär. 3.3L HMäär. 1 D 1 D + b 1 D + bd HMäär. 3.3L HMäär. 1 D 1 D ÿ b 1 D ÿ bd Täten laskutoimitukset kohdassa (3.3) ovat riippumattomia jäännösluokkien edustajista ja määritely (3.3) on ristiriidattomasti tehty. Esimerkki 3.6 Esitetään jäännösluokkien avulla joukkojen 2 ja 5 yhteen- ja kertolaskutaulut: 2 -» @1D -» 5 @4D -» » Esimerkki 3.7 Ratkaise joukossa 5 = {[0], [1], [2], [3], [4]} yhtälö [3] x + [2] = [4]. Ratkaisu: [3] x + [2] = [4] + [3] ó [3] x + [2] + [3] = [4] + [3] Tässä [2] + [3] = [5] = [0] ja [4] + [3] = [7] = [2]. ó [3] x + [0] = [2] ó [3] x = [2] Edellisen Esimerkin 3.6 kertotaulun neljännen rivin mukaisesti on jäännösluokalla [3] kerrottaessa @4D -» Näin ollen [3] ÿ[4] = [2], toisin sanoen [3] x = [2] täsmälleen silloin kun x = [4].

8 Salakirjoitus 8 Huomautus Olkoon m anettu positiivinen kokonaisluku. Kirjallisuudessa luvun a œ edustamasta jäänösluokasta [a] œ m käytetään myös m. Usein käytetään myös lyhyempiä alle- tai päälleviivausmerkintöjä a tai ā ( modulo m). Kun jäännösluokilla lasketaan jatkuvasti, eikä sekaannuksen vaaraa ole, voidaan pelkällä luvulla merkitä sen edustamaa jäännösluokkaa. Siis esimerkiksi näin: (3.4) = 3 (mod 5). Tämän salakirjoituskurssin Osassa 2 onkin usein käytännöllistä laskea kuten kohdassa (3.4). Tässä osassa kuitenkin merkitsemme mieluummin näin: = 8 ª 3 (mod 5) tai näin: [4] + [4] = [8] = [3] (mod 5). Esimerkki 3.8 Etsi jakojäännös, kun a) jaetaan luvulla 5 b) jaetaan luvulla 11 c) jaetaan luvulla 6 d) 44( ) jaetaan luvulla 7 Ratkaisu: Käytetään Lauseen 3.3 kohtaa 4). Usein on mahdollista laskea myös hieman eri tavoilla. a) 2 2 ª 1 (mod 5) Siis = H2 2 L 1001 ª H 1L 1001 = 1 ª 4 (mod 5). Jakojäännös on 4. Huomaa, että jakojäännös ei määritelmän mukaan ole koskaan negatiivinen, b) 2 2 = 4 (mod 11) 2 3 = 8 ª 3 (mod 11) 2 4 = 2 ÿ 2 3 ª 2 ( 3) ª 6 ª 5 (mod 11) Huom: = = 2 ÿ 2 4 ª 2 5 = 10 ª 1 (mod 11) Siis = 2 5ÿ401+2 = 2 2 ÿh2 5 L 401 ª 4 ÿ H 1L 401 = 4 ( 1) = 4 ª 7 (mod 5). Huom: = 7. Jakojäännös on 7. c) 3 2 = 9 ª 3 (mod 6) 3 3 = 3 ÿ 3 2 ª 3ÿ3 ª 3 (mod 6)

9 Salakirjoitus 9 Koska 3 n = 3 ÿ 3 n-1, näemme induktiivisesti, että 3 n ª 3 (mod 6). Siis ª 3 (mod 6). Jakojäännös on 3. d) Tässä siis 44( ) jaetaan luvulla = 6ÿ7 + 2 ª 2 (mod 7) 2 3 ª 1 (mod 7) = 2 2 ÿ2 3ÿ66 = 2 2 ÿ H2 3 L 66 ª 4ÿ1 = 4 (mod 7) 3 3 = 27 ª 6 ª 1 (mod 7) = H3 3 L 1111 ª H 1L 1111 ª 1 (mod 7) Siis 44( ) ª 2(4 1) = 2ÿ3 = 6 (mod 7). Jakojäännös on 6. Harjoituksia 18 Kertaa Lauseen 3.3 kohdan 4 (iii) todistus: Olkoon m annettu positiivinen kokonaisluku, a ª b (mod m) ja c ª d (mod m). Tällöin a c ª b d (mod m). 19 Esitä joukkojen 8 ja 9 yhteen- ja kertolaskutaulut. 20 Ratkaise joukossa 7 = {[0], [1], [2], [3], [4], [5], [6]} yhtälö [2] x + [3] = [4]. 21 Etsi jakojäännös, kun a) jaetaan luvulla 7 (5) b) jaetaan luvulla 5 (2) c) jaetaan luvulla 11 (9) d) jaetaan luvulla 7 (5) e) 127 ÿ H L jaetaan luvulla 7(3) Laske sopivasti jakojäännöksillä ja merkitse kaikki välivaiheet näkyviin. Oikea vastaus on merkitty valmiiksi sulkeiden sisään. 22 Etsi jakojäännös, kun a) jaetaan luvulla 5 (3) b) jaetaan luvulla 6 (3) c) 55 ÿ H L jaetaan luvulla 7(0) Laske sopivasti jakojäännöksillä ja merkitse välivaiheet näkyviin. Oikea vastaus on tässäkin merkitty valmiiksi sulkeiden sisään. 23 Oletetaan tunnetuksi tulos P(b) ª P(c) (mod m), kun P(x) = a 0 x n + a 1 x n a n-1 x + a n ; a i œ ; ja b ª c (mod m). Olkoon lisäksi q n-numeroinen kokonaisluku ja sen peräkkäiset numerot

10 Salakirjoitus 10 a 1, a 2,..., a n ; a i œ {0, 1,..., 9}. Osoita, että 9» q jos ja vain jos 9» (a 1 + a a n ). Onko luku jaollinen 9:llä? Kaikki etätehtävät kappaleeseen 3 3. Kongruenssit 3.1 Jakojäännös ja kongruenssi 13 Mitkä seuraavista kongruensseista ovat tosia? a) 19 ª 1 (mod 9) b) 19 ª 8 (mod 9) c) 18 ª 0 (mod 9) d) 29 ª 2 (mod 9) 14 Osoita, että a ª b Hmod ml täsmälleen silloin, kun kokonaisluvuilla a ja b on sama jakojäännös modulo m. 3.2 Jäännösluokka 15 Tarkastellaan kokonaislukujen jakautumista jäännösluokkiin modulo 4, ts. tarkastellaan joukkoa 4 = {[0], [1], [2], [3]}. Esitä Esimerkin 3.4 tavalla, mitkä luvut kuuluvat seuraaviin jäännösluokkiin. a) [0] b) [1] c) [2] d) [3]. 3.3 Täydellinen jäännössysteemi 16 Kertaa Lemman 3.1 todistus: Olkoon kaª kbhmod ml ja sythk, ml = d. Tällöin a ª b Hmod m ê dl. 17 Kertaa Lemman 3.2 todistus: Olkoon {a 1, a 2,,a m } täydellinen jäännössysteemi modulo m ja olkoon sythk, ml = 1. Tällöin {ka 1, ka 2,,ka m } on myös täydellinen jäännössysteemi modulo m. 3.4 Kongruenssien laskusääntöjä 18 Kertaa Lauseen 3.3 kohdan 4 (iii) todistus: Olkoon m annettu positiivinen kokonaisluku, a ª b (mod m) ja c ª d (mod m). Tällöin a c ª b d (mod m). 19 Esitä joukkojen 8 ja 9 yhteen- ja kertolaskutaulut. 20 Ratkaise joukossa 7 = {[0], [1], [2], [3], [4], [5], [6]} yhtälö [2] x + [3] = [4].

11 Salakirjoitus Etsi jakojäännös, kun a) jaetaan luvulla 7 (5) b) jaetaan luvulla 5 (2) c) jaetaan luvulla 11 (9) d) jaetaan luvulla 7 (5) e) 127 ÿ H L jaetaan luvulla 7(3) Laske sopivasti jakojäännöksillä ja merkitse kaikki välivaiheet näkyviin. Oikea vastaus on merkitty valmiiksi sulkeiden sisään. 22 Etsi jakojäännös, kun a) jaetaan luvulla 5 (3) b) jaetaan luvulla 6 (3) c) 55 ÿ H L jaetaan luvulla 7(0) Laske sopivasti jakojäännöksillä ja merkitse välivaiheet näkyviin. Oikea vastaus on tässäkin merkitty valmiiksi sulkeiden sisään. 23 Oletetaan tunnetuksi tulos P(b) ª P(c) (mod m), kun P(x) = a 0 x n + a 1 x n a n-1 x + a n ; a i œ ; ja b ª c (mod m). Olkoon lisäksi q n-numeroinen kokonaisluku ja sen peräkkäiset numerot a 1, a 2,..., a n ; a i œ {0, 1,..., 9}. Osoita, että 9» q jos ja vain jos 9» (a 1 + a a n ). Onko luku jaollinen 9:llä?

Salausmenetelmät LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) 3. Kongruenssit. à 3.4 Kongruenssien laskusääntöjä

Salausmenetelmät LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) 3. Kongruenssit. à 3.4 Kongruenssien laskusääntöjä Salausmenetelmät Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA 3. Kongruenssit à 3.4 Kongruenssien laskusääntöjä Seuraavassa lauseessa saamme kongruensseille mukavia laskusääntöjä.

Lisätiedot

3. Kongruenssit. 3.1 Jakojäännös ja kongruenssi

3. Kongruenssit. 3.1 Jakojäännös ja kongruenssi 3. Kongruenssit 3.1 Jakojäännös ja kongruenssi Tässä kappaleessa esitellään kokonaislukujen modulaarinen aritmetiikka (ns. kellotauluaritmetiikka), jossa luvut tyypillisesti korvataan niillä jakojäännöksillä,

Lisätiedot

R : renkaan R kääntyvien alkioiden joukko; R kertolaskulla varustettuna on

R : renkaan R kääntyvien alkioiden joukko; R kertolaskulla varustettuna on 0. Kertausta ja täydennystä Kurssille Äärelliset kunnat tarvittavat esitiedot löytyvät Algebran kurssista [Alg]. Hyödyksi voivat myös olla (vaikka eivät välttämättömiä) Lukuteorian alkeet [LTA] ja Salakirjoitukset

Lisätiedot

Ekvivalenssirelaatio. Määritelmä 2 Joukon A binäärinen relaatio R on ekvivalenssirelaatio, mikäli. Jos R on ekvivalenssirelaatio ja a A, niin joukkoa

Ekvivalenssirelaatio. Määritelmä 2 Joukon A binäärinen relaatio R on ekvivalenssirelaatio, mikäli. Jos R on ekvivalenssirelaatio ja a A, niin joukkoa Määritelmä 1 Olkoot x ja y joukon A alkioita. Jos R on jokin ominaisuus/ehto, joka määritellään yksikäsitteisesti joukon A kaikkien alkioiden välille siten, että se joko toteutuu tai ei toteudu alkioiden

Lisätiedot

Lukuteorian kertausta

Lukuteorian kertausta Lukuteorian kertausta Jakoalgoritmi Jos a, b Z ja b 0, niin on olemassa sellaiset yksikäsitteiset kokonaisluvut q ja r, että a = qb+r, missä 0 r < b. Esimerkki 1: Jos a = 60 ja b = 11, niin 60 = 5 11 +

Lisätiedot

LUKUTEORIA johdantoa

LUKUTEORIA johdantoa LUKUTEORIA johdantoa LUKUTEORIA JA TODISTAMINEN, MAA11 Lukuteorian tehtävä: Lukuteoria tutkii kokonaislukuja, niiden ominaisuuksia ja niiden välisiä suhteita. Kokonaislukujen maailma näyttää yksinkertaiselta,

Lisätiedot

Kuvauksista ja relaatioista. Jonna Makkonen Ilari Vallivaara

Kuvauksista ja relaatioista. Jonna Makkonen Ilari Vallivaara Kuvauksista ja relaatioista Jonna Makkonen Ilari Vallivaara 20. lokakuuta 2004 Sisältö 1 Esipuhe 2 2 Kuvauksista 3 3 Relaatioista 8 Lähdeluettelo 12 1 1 Esipuhe Joukot ja relaatiot ovat periaatteessa äärimmäisen

Lisätiedot

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten Ratkaisuehdotelma Tehtävä 1 1. Etsi lukujen 4655 ja 12075 suurin yhteinen tekijä ja lausu se kyseisten lukujen lineaarikombinaationa ilman laskimen

Lisätiedot

Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)

Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) Salausmenetelmät Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA 4. Eulerin a Fermat'n lauseet à 4.1 Alkuluokka a Eulerin -funktio Yleensä olemme kiinnostuneita vain niistä äännösluokista

Lisätiedot

Jäännösluokat. Alkupala Aiemmin on tullut sana jäännösluokka vastaan. Tarkastellaan

Jäännösluokat. Alkupala Aiemmin on tullut sana jäännösluokka vastaan. Tarkastellaan Jäännösluokat LUKUTEORIA JA TODIS- TAMINEN, MAA Alkupala Aiemmin on tullut sana jäännösluokka vastaan. Tarkastellaan lukujoukkoja 3k k Z =, 6, 3, 0, 3, 6, 3k + k Z =,,,,, 7, 3k + k Z =,,,,, 8, Osoita,

Lisätiedot

6 Relaatiot. 6.1 Relaation määritelmä

6 Relaatiot. 6.1 Relaation määritelmä 6 Relaatiot 6. Relaation määritelmä Määritelmä 6... Oletetaan, että X ja Y ovat joukkoja. Jos R µ X Y, sanotaan, että R on joukkojen X ja Y välinen relaatio. Jos R µ X X, sanotaan, että R on joukon X relaatio.

Lisätiedot

[a] ={b 2 A : a b}. Ekvivalenssiluokkien joukko

[a] ={b 2 A : a b}. Ekvivalenssiluokkien joukko 3. Tekijälaskutoimitus, kokonaisluvut ja rationaaliluvut Tässä luvussa tutustumme kolmanteen tapaan muodostaa laskutoimitus joukkoon tunnettujen laskutoimitusten avulla. Tätä varten määrittelemme ensin

Lisätiedot

2017 = = = = = = 26 1

2017 = = = = = = 26 1 JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 2, MALLIRATKAISUT Tehtävä 1. Sovella Eukleiden algoritmia ja (i) etsi s.y.t(2017, 753) (ii) etsi kaikki kokonaislukuratkaisut yhtälölle 405x + 141y = 12. Ratkaisu

Lisätiedot

Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)

Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) Salausmenetelmät Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA 2. Eukleideen algoritmi à 2.1 Suurimman yhteisen tekijän tehokas laskutapa Tässä luvussa tarkastelemme annettujen

Lisätiedot

1 Lukujen jaollisuudesta

1 Lukujen jaollisuudesta Matematiikan mestariluokka, syksy 2009 1 1 Lukujen jaollisuudesta Lukujoukoille käytetään seuraavia merkintöjä: N = {1, 2, 3, 4,... } Luonnolliset luvut Z = {..., 2, 1, 0, 1, 2,... } Kokonaisluvut Kun

Lisätiedot

Tekijä Pitkä Matematiikka 11 ratkaisut luku 2

Tekijä Pitkä Matematiikka 11 ratkaisut luku 2 Tekijä Pitkä matematiikka 11 0..017 170 a) Koska 8 = 4 7, luku 8 on jaollinen luvulla 4. b) Koska 104 = 4 6, luku 104 on jaollinen luvulla 4. c) Koska 4 0 = 80 < 8 ja 4 1 = 84 > 8, luku 8 ei ole jaollinen

Lisätiedot

(1) refleksiivinen, (2) symmetrinen ja (3) transitiivinen.

(1) refleksiivinen, (2) symmetrinen ja (3) transitiivinen. Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus. Tietyn ominaisuuden samuus -relaatio on ekvivalenssi; se on (1) refleksiivinen,

Lisätiedot

Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus.

Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus. Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus. Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden

Lisätiedot

2 j =

2 j = 1. Modulaariaritmetiikkaa Yksinkertaisissa salausjärjestelmissä käytettävä matematiikka on paljolti lukuteoriaan pohjautuvaa suurten lukujen modulaariaritmetiikkaa (lasketaan kokonaisluvuilla modulo n).

Lisätiedot

Salausmenetelmät / Osa I Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)

Salausmenetelmät / Osa I Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) Salausmenetelmät / Osa I Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) Liite 1. Laajennettu Eukleideen algoritmi suoraviivainen tapa - johdanto - matemaattinen induktiotodistus - matriisien kertolaskun käyttömahdollisuus

Lisätiedot

4. Eulerin ja Fermat'n lauseet

4. Eulerin ja Fermat'n lauseet 4. Eulerin ja Fermat'n lauseet 4.1 Alkuluokka ja Eulerin φ-funktio Yleensä olemme kiinnostuneita vain niistä jäännösluokista modulo m, joiden alkiot ovat suhteellisia alkulukuja luvun m kanssa. Näiden

Lisätiedot

Esitetään tehtävälle kaksi hieman erilaista ratkaisua. Ratkaisutapa 1. Lähdetään sieventämään epäyhtälön vasenta puolta:

Esitetään tehtävälle kaksi hieman erilaista ratkaisua. Ratkaisutapa 1. Lähdetään sieventämään epäyhtälön vasenta puolta: MATP00 Johdatus matematiikkaan Ylimääräisten tehtävien ratkaisuehdotuksia. Osoita, että 00 002 < 000 000. Esitetään tehtävälle kaksi hieman erilaista ratkaisua. Ratkaisutapa. Lähdetään sieventämään epäyhtälön

Lisätiedot

Valitse kuusi tehtävää! Kaikki tehtävät ovat 6 pisteen arvoisia.

Valitse kuusi tehtävää! Kaikki tehtävät ovat 6 pisteen arvoisia. MAA11 Koe 8.4.013 5 5 1. Luvut 6 38 ja 43 4 jaetaan luvulla 17. Osoita, että tällöin jakojäännökset ovat yhtäsuuret. Paljonko tämä jakojäännös on?. a) Tutki onko 101 alkuluku. Esitä tutkimuksesi tueksi

Lisätiedot

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx x x x x x x x x Matematiikan johdantokurssi, syksy 08 Harjoitus, ratkaisuista Hanoin tornit -ongelma: Tarkastellaan kolmea pylvästä A, B ja C, joihin voidaan pinota erikokoisia renkaita Lähtötilanteessa

Lisätiedot

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Osa 4: Modulaariaritmetiikka Riikka Kangaslampi 2017 Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Modulaariaritmetiikka Jakoyhtälö Määritelmä 1 Luku

Lisätiedot

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 6 (8 sivua) OT. 1. a) Määritä seuraavat summat:

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 6 (8 sivua) OT. 1. a) Määritä seuraavat summat: Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 6 (8 sivua) 21.2.-25.2.2011 OT 1. a) Määritä seuraavat summat: [2] 4 + [3] 4, [2] 5 + [3] 5, [2] 6 + [2] 6 + [2] 6, 7 [3]

Lisätiedot

Matematiikassa väitelauseet ovat usein muotoa: jos P on totta, niin Q on totta.

Matematiikassa väitelauseet ovat usein muotoa: jos P on totta, niin Q on totta. Väitelause Matematiikassa väitelauseet ovat usein muotoa: jos P on totta, niin Q on totta. Tässä P:tä kutsutaan oletukseksi ja Q:ta väitteeksi. Jos yllä oleva väitelause on totta, sanotaan, että P:stä

Lisätiedot

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38 Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38 Tuntitehtävät 11-12 lasketaan alkuviikon harjoituksissa ja tuntitehtävät 15-16 loppuviikon harjoituksissa. Kotitehtävät 13-14 tarkastetaan loppuviikon

Lisätiedot

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9 Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9 Tuntitehtävät 9-10 lasketaan alkuviikon harjoituksissa ja tuntitehtävät 13-14 loppuviikon harjoituksissa. Kotitehtävät 11-12 tarkastetaan loppuviikon

Lisätiedot

Diofantoksen yhtälön ratkaisut

Diofantoksen yhtälön ratkaisut Diofantoksen yhtälön ratkaisut Matias Mäkelä Matemaattisten tieteiden tutkinto-ohjelma Oulun yliopisto Kevät 2017 Sisältö Johdanto 2 1 Suurin yhteinen tekijä 2 2 Eukleideen algoritmi 4 3 Diofantoksen yhtälön

Lisätiedot

Testaa taitosi 1: Lauseen totuusarvo

Testaa taitosi 1: Lauseen totuusarvo Testaa taitosi 1: Lauseen totuusarvo 1. a) Laadi lauseen A (B A) totuustaulu. b) Millä lauseiden A ja B totuusarvoilla a-kohdan lause on tosi? c) Suomenna a-kohdan lause, kun lause A on olen vihainen ja

Lisätiedot

811120P Diskreetit rakenteet

811120P Diskreetit rakenteet 811120P Diskreetit rakenteet 2016-2017 6. Alkeislukuteoria 6.1 Jaollisuus Käsitellään kokonaislukujen perusominaisuuksia: erityisesti jaollisuutta Käytettävät lukujoukot: Luonnolliset luvut IN = {0,1,2,3,...

Lisätiedot

Valitsemalla sopivat alkiot joudutaan tämän määritelmän kanssa vaikeuksiin, jotka voidaan välttää rakentamalla joukko oppi aksiomaattisesti.

Valitsemalla sopivat alkiot joudutaan tämän määritelmän kanssa vaikeuksiin, jotka voidaan välttää rakentamalla joukko oppi aksiomaattisesti. Joukon määritelmä Joukko on alkioidensa kokoelma. Valitsemalla sopivat alkiot joudutaan tämän määritelmän kanssa vaikeuksiin, jotka voidaan välttää rakentamalla joukko oppi aksiomaattisesti. Näin ei tässä

Lisätiedot

Juuri 11 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Juuri 11 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus K1. a) 72 = 2 36 = 2 2 18 = 2 2 2 9 = 2 2 2 3 3 = 2 3 3 2 252 = 2 126 = 2 2 63 = 2 2 3 21 = 2 2 3 3 7 = 2 2 3 2 7 syt(72, 252) = 2 2 3 2 = 36 b) 252 = 72 3 + 36 72 = 36 2 syt(72, 252) = 36 c) pym(72,

Lisätiedot

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195 Johdatus yliopistomatematiikkaan JYM, Syksy2015 1/195 Joukko ja alkio Määritelmä Joukko tarkoittaa kokoelmaa olioita, joita sanotaan joukon alkioiksi. Lisäksi vaaditaan, että jokaisesta oliosta on voitava

Lisätiedot

a b 1 c b n c n

a b 1 c b n c n Algebra Syksy 2007 Harjoitukset 1. Olkoon a Z. Totea, että aina a 0, 1 a, a a ja a a. 2. Olkoot a, b, c, d Z. Todista implikaatiot: a) a b ja c d ac bd, b) a b ja b c a c. 3. Olkoon a b i kaikilla i =

Lisätiedot

Lineaariset kongruenssiyhtälöryhmät

Lineaariset kongruenssiyhtälöryhmät Lineaariset kongruenssiyhtälöryhmät LuK-tutkielma Jesse Salo 2309369 Matemaattisten tieteiden laitos Oulun yliopisto Sisältö Johdanto 2 1 Kongruensseista 3 1.1 Kongruenssin ominaisuuksia...................

Lisätiedot

j(j 1) = n(n2 1) 3 + (k + 1)k = (k + 1)(k2 k + 3k) 3 = (k + 1)(k2 + 2k + 1 1)

j(j 1) = n(n2 1) 3 + (k + 1)k = (k + 1)(k2 k + 3k) 3 = (k + 1)(k2 + 2k + 1 1) MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Tentti ja välikokeiden uusinta 10.11.015 Kirjoita jokaiseen koepaperiin nimesi, opiskelijanumerosi ym. tiedot! Laskimia tai taulukoita ei saa käyttää tässä kokeessa!

Lisätiedot

ja jäännösluokkien joukkoa

ja jäännösluokkien joukkoa 3. Polynomien jäännösluokkarenkaat Olkoon F kunta, ja olkoon m F[x]. Polynomeille f, g F [x] määritellään kongruenssi(-relaatio) asettamalla g f mod m : m g f g = f + m h jollekin h F [x]. Kongruenssi

Lisätiedot

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 3, MALLIRATKAISUT

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 3, MALLIRATKAISUT JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 3, MALLIRATKAISUT Tehtävä 1. (i) Olkoot n, d 1 ja d n. Osoita, että (k, n) d jos ja vain jos k ad, missä (a, n/d) 1. (ii) Osoita, että jos (m j, m k ) 1 kun

Lisätiedot

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla. HY / Avoin ylioisto Johdatus yliopistomatematiikkaan, kesä 05 Harjoitus 6 Ratkaisut palautettava viimeistään tiistaina.6.05 klo 6.5. Huom! Luennot ovat salissa CK maanantaista 5.6. lähtien. Kurssikoe on

Lisätiedot

Relaatioista. 1. Relaatiot. Alustava määritelmä: Relaatio on kahden (tai useamman, saman tai eri) joukon alkioiden välinen ominaisuus tai suhde.

Relaatioista. 1. Relaatiot. Alustava määritelmä: Relaatio on kahden (tai useamman, saman tai eri) joukon alkioiden välinen ominaisuus tai suhde. Relaatioista 1. Relaatiot. Alustava määritelmä: Relaatio on kahden (tai useamman, saman tai eri) joukon alkioiden välinen ominaisuus tai suhde. Esimerkkejä Kokonaisluvut x ja y voivat olla keskenään mm.

Lisätiedot

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8 Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8 Tuntitehtävät 1-2 lasketaan alkuviikon harjoituksissa ja tuntitehtävät 5- loppuviikon harjoituksissa. Kotitehtävät 3-4 tarkastetaan loppuviikon

Lisätiedot

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen LuK-tutkielma Jussi Piippo Matemaattisten tieteiden yksikkö Oulun yliopisto Kevät 2017 Sisältö 1 Johdanto 2 2 Esitietoja 3 2.1 Joukko-opin perusaksioomat...................

Lisätiedot

2. Eukleideen algoritmi

2. Eukleideen algoritmi 2. Eukleideen algoritmi 2.1 Suurimman yhteisen tekijän tehokas laskutapa Tässä luvussa tarkastellaan annettujen lukujen suurimman yhteisen tekijän etsimistä tehokkaalla tavalla. Erinomaisen käyttökelpoinen

Lisätiedot

Esko Turunen Luku 3. Ryhmät

Esko Turunen Luku 3. Ryhmät 3. Ryhmät Monoidia rikkaampi algebrallinen struktuuri on ryhmä: Määritelmä (3.1) Olkoon joukon G laskutoimitus. Joukko G varustettuna tällä laskutoimituksella on ryhmä, jos laskutoimitus on assosiatiivinen,

Lisätiedot

Esimerkki A1. Jaetaan ryhmä G = Z 17 H = 4 = {1, 4, 4 2 = 16 = 1, 4 3 = 4 = 13, 4 4 = 16 = 1}.

Esimerkki A1. Jaetaan ryhmä G = Z 17 H = 4 = {1, 4, 4 2 = 16 = 1, 4 3 = 4 = 13, 4 4 = 16 = 1}. Jaetaan ryhmä G = Z 17 n H = 4 sivuluokkiin. Ratkaisu: Koska 17 on alkuluku, #G = 16, alkiona jäännösluokat a, a = 1, 2,..., 16. Määrätään ensin n H alkiot: H = 4 = {1, 4, 4 2 = 16 = 1, 4 3 = 4 = 13, 4

Lisätiedot

802328A LUKUTEORIAN PERUSTEET OSA II BASICS OF NUMBER THEORY PART II

802328A LUKUTEORIAN PERUSTEET OSA II BASICS OF NUMBER THEORY PART II 802328A LUKUTEORIAN PERUSTEET OSA II BASICS OF NUMBER THEORY PART II Tapani Matala-aho MATEMATIIKKA/LUTK/OULUN YLIOPISTO SYKSY 2016 LUKUTEORIA 1 / 94 KERTOMAT, BINOMIKERTOIMET Kertoma/Factorial Määritellään

Lisätiedot

(d) 29 4 (mod 7) (e) ( ) 49 (mod 10) (f) (mod 9)

(d) 29 4 (mod 7) (e) ( ) 49 (mod 10) (f) (mod 9) 1. Pätevätkö seuraavat kongruenssiyhtälöt? (a) 40 13 (mod 9) (b) 211 12 (mod 2) (c) 126 46 (mod 3) Ratkaisu. (a) Kyllä, sillä 40 = 4 9+4 ja 13 = 9+4. (b) Ei, sillä 211 on pariton ja 12 parillinen. (c)

Lisätiedot

X R Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 5, ratkaisuista

X R Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 5, ratkaisuista Matematiikan johdantokurssi, syksy 06 Harjoitus, ratkaisuista. Olkoon perusjoukkona X := {,,,, } ja := {(, ), (, ), (, ), (, )}. Muodosta yhdistetyt (potenssi)relaatiot,,,. Entä mitä on yleisesti n, kun

Lisätiedot

Kurssikoe on maanantaina 29.6. Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Kurssikoe on maanantaina 29.6. Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla. HY / Avoin ylioisto Johdatus yliopistomatematiikkaan, kesä 201 Harjoitus 7 Ratkaisut palautettava viimeistään perjantaina 26.6.201 klo 16.00. Huom! Luennot ovat salissa CK112 maanantaista 1.6. lähtien.

Lisätiedot

Liite 1. Laajennettu Eukleideen algoritmi suoraviivainen tapa

Liite 1. Laajennettu Eukleideen algoritmi suoraviivainen tapa Liite 1. Laajennettu Eukleideen algoritmi suoraviivainen tapa - johdanto - matemaattinen induktiotodistus - matriisien kertolaskun käyttömahdollisuus - käsinlaskuesimerkkejä - kaikki välivaiheet esittävä

Lisätiedot

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Johdatus matemaattiseen päättelyyn Johdatus matemaattiseen päättelyyn Maarit Järvenpää Oulun yliopisto Matemaattisten tieteiden laitos Syyslukukausi 2015 1 Merkintöjä Luonnollisten lukujen joukko N on joukko N = {1, 2, 3,...} ja kokonaislukujen

Lisätiedot

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet MS-A040 Diskreetin matematiikan perusteet Osa : Relaatiot ja funktiot Riikka Kangaslampi 017 Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Relaatiot Relaatio Määritelmä 1 Relaatio joukosta A

Lisätiedot

6. Tekijäryhmät ja aliryhmät

6. Tekijäryhmät ja aliryhmät 6. Tekijäryhmät ja aliryhmät Tämän luvun tavoitteena on esitellä konstruktio, jota kutsutaan tekijäryhmän muodostamiseksi. Konstruktiossa lähdetään liikkeelle jostakin isosta ryhmästä, samastetaan alkioita,

Lisätiedot

on Abelin ryhmä kertolaskun suhteen. Tämän joukon alkioiden lukumäärää merkitään

on Abelin ryhmä kertolaskun suhteen. Tämän joukon alkioiden lukumäärää merkitään 5. Primitiivinen alkio 5.1. Täydennystä lukuteoriaan. Olkoon n Z, n 2. Palautettakoon mieleen, että kokonaislukujen jäännösluokkarenkaan kääntyvien alkioiden muodostama osajoukko Z n := {x Z n x on kääntyvä}

Lisätiedot

a ord 13 (a)

a ord 13 (a) JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 4, MALLIRATKAISUT Tehtävä 1. Etsi asteet ord p (a) luvuille a 1, 2,..., p 1 kun p = 13 ja kun p = 17. (ii) Mitkä jäännösluokat ovat primitiivisiä juuria (mod

Lisätiedot

Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)

Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) Salausmenetelmät Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA. Jaollisuus à. Tekijöihin jako Kerrataan aluksi muutamia merkintöjä: on luonnollisten lukujen joukko, on kokonaislukujen

Lisätiedot

Algebra I, harjoitus 5,

Algebra I, harjoitus 5, Algebra I, harjoitus 5, 7.-8.10.2014. 1. 2 Osoita väitteet oikeiksi tai vääriksi. a) (R, ) on ryhmä, kun asetetaan a b = 2(a + b) aina, kun a, b R. (Tässä + on reaalilukujen tavallinen yhteenlasku.) b)

Lisätiedot

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Johdatus matemaattiseen päättelyyn Johdatus matemaattiseen päättelyyn Maarit Järvenpää Oulun yliopisto Matemaattisten tieteiden laitos Syyslukukausi 2015 1 Merkintöjä 2 Todistamisesta 2 3 Joukko-oppia Tässä luvussa tarkastellaan joukko-opin

Lisätiedot

Vieruskaverisi on tämän päivän luennolla työtoverisi. Jos sinulla ei ole vieruskaveria, siirry jonkun viereen. Esittäytykää toisillenne.

Vieruskaverisi on tämän päivän luennolla työtoverisi. Jos sinulla ei ole vieruskaveria, siirry jonkun viereen. Esittäytykää toisillenne. Aloitus Vieruskaverisi on tämän päivän luennolla työtoverisi. Jos sinulla ei ole vieruskaveria, siirry jonkun viereen. Esittäytykää toisillenne. Mitkä seuraavista väitteistä ovat tosia? A. 6 3 N B. 5 Z

Lisätiedot

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton. 3 Todistustekniikkaa 3.1 Väitteen kumoaminen vastaesimerkillä Monissa tilanteissa kohdataan väitteitä, jotka koskevat esimerkiksi kaikkia kokonaislukuja, kaikkia reaalilukuja tai kaikkia joukkoja. Esimerkkejä

Lisätiedot

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Liisa Ilonen. Primitiiviset juuret

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Liisa Ilonen. Primitiiviset juuret TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma Liisa Ilonen Primitiiviset juuret Matematiikan ja tilastotieteen laitos Matematiikka Joulukuu 2009 Tampereen yliopisto Matematiikan ja tilastotieteen laitos ILONEN,

Lisätiedot

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Miten osoitetaan joukot samoiksi? Miten osoitetaan joukot samoiksi? Määritelmä 1 Joukot A ja B ovat samat, jos A B ja B A. Tällöin merkitään A = B. Kun todistetaan, että A = B, on päättelyssä kaksi vaihetta: (i) osoitetaan, että A B, ts.

Lisätiedot

4 Matemaattinen induktio

4 Matemaattinen induktio 4 Matemaattinen induktio Joidenkin väitteiden todistamiseksi pitää näyttää, että kaikilla luonnollisilla luvuilla on jokin ominaisuus P. Esimerkkejä tällaisista väitteistä ovat vaikkapa seuraavat: kaikilla

Lisätiedot

Diskreetti matematiikka, syksy 2010 Harjoitus 7, ratkaisuista

Diskreetti matematiikka, syksy 2010 Harjoitus 7, ratkaisuista Diskreetti matematiikka, syksy 2010 Harjoitus 7, ratkaisuista 1. Olkoot (E, ) ja (F, ) epätyhjiä järjestettyjä joukkoja. Määritellään joukossa E F relaatio L seuraavasti: [ (x, y)l(x, y ) ] [ (x < x )

Lisätiedot

811120P Diskreetit rakenteet

811120P Diskreetit rakenteet 811120P Diskreetit rakenteet 2016-2017 4. Joukot, relaatiot ja funktiot Osa 2: Relaatiot 4.2 Relaatiot Relaatioilla mallinnetaan joukkojen alkioiden välisiä suhteita Joukkojen S ja T välinen binaarirelaatio

Lisätiedot

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Ville-Matti Erkintalo. Lukuteoria ja RSA

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Ville-Matti Erkintalo. Lukuteoria ja RSA TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma Ville-Matti Erkintalo Lukuteoria ja RSA Matematiikan ja tilastotieteen laitos Matematiikka Maaliskuu 2008 Tampereen yliopisto Matematiikan ja tilastotieteen laitos

Lisätiedot

Matematiikan mestariluokka, syksy 2009 7

Matematiikan mestariluokka, syksy 2009 7 Matematiikan mestariluokka, syksy 2009 7 2 Alkuluvuista 2.1 Alkuluvut Määritelmä 2.1 Positiivinen luku a 2 on alkuluku, jos sen ainoat positiiviset tekijät ovat 1 ja a. Jos a 2 ei ole alkuluku, se on yhdistetty

Lisätiedot

Yhtäpitävyys. Aikaisemmin osoitettiin, että n on parillinen (oletus) n 2 on parillinen (väite).

Yhtäpitävyys. Aikaisemmin osoitettiin, että n on parillinen (oletus) n 2 on parillinen (väite). Yhtäpitävyys Aikaisemmin osoitettiin, että n on parillinen (oletus) n 2 on parillinen (väite). Toisaalta ollaan osoitettu, että n 2 on parillinen (oletus) n on parillinen (väite). Nämä kaksi väitelausetta

Lisätiedot

HN = {hn h H, n N} on G:n aliryhmä.

HN = {hn h H, n N} on G:n aliryhmä. Matematiikan ja tilastotieteen laitos Algebra I Ratkaisuehdoituksia harjoituksiin 8, 23.27.3.2009 5 sivua Rami Luisto 1. Osoita, että kullakin n N + lukujen n 5 ja n viimeiset numerot kymmenkantaisessa

Lisätiedot

LUKUTEORIAN ALKEET HELI TUOMINEN

LUKUTEORIAN ALKEET HELI TUOMINEN LUKUTEORIAN ALKEET HELI TUOMINEN Sisältö 1. Lukujärjestelmät 2 1.1. Kymmenjärjestelmä 2 1.2. Muita lukujärjestelmiä 2 1.3. Yksikäsitteisyyslause 4 2. Alkulukuteoriaa 6 2.1. Jaollisuus 6 2.2. Suurin yhteinen

Lisätiedot

Teema 4. Homomorfismeista Ihanne ja tekijärengas. Teema 4 1 / 32

Teema 4. Homomorfismeista Ihanne ja tekijärengas. Teema 4 1 / 32 1 / 32 Esimerkki 4A.1 Esimerkki 4A.2 Esimerkki 4B.1 Esimerkki 4B.2 Esimerkki 4B.3 Esimerkki 4C.1 Esimerkki 4C.2 Esimerkki 4C.3 2 / 32 Esimerkki 4A.1 Esimerkki 4A.1 Esimerkki 4A.2 Esimerkki 4B.1 Esimerkki

Lisätiedot

Kannan vektorit siis virittävät aliavaruuden, ja lisäksi kanta on vapaa. Lauseesta 7.6 saadaan seuraava hyvin käyttökelpoinen tulos:

Kannan vektorit siis virittävät aliavaruuden, ja lisäksi kanta on vapaa. Lauseesta 7.6 saadaan seuraava hyvin käyttökelpoinen tulos: 8 Kanta Tässä luvussa tarkastellaan aliavaruuden virittäjävektoreita, jotka muodostavat lineaarisesti riippumattoman jonon. Merkintöjen helpottamiseksi oletetaan luvussa koko ajan, että W on vektoreiden

Lisätiedot

= 3 = 1. Induktioaskel. Induktio-oletus: Tehtävän summakaava pätee jollakin luonnollisella luvulla n 1. Induktioväite: n+1

= 3 = 1. Induktioaskel. Induktio-oletus: Tehtävän summakaava pätee jollakin luonnollisella luvulla n 1. Induktioväite: n+1 Matematiikan ja tilastotieteen laitos Matematiikka tutuksi Harjoitus 4 Ratkaisuehdotuksia 4-810 1 Osoita induktiolla, että luku 15 jakaa luvun 4 n 1 aina, kun n Z + Todistus Tarkastellaan ensin väitettä

Lisätiedot

LUKUTEORIA 1 JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO

LUKUTEORIA 1 JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO LUKUTEORIA 1 JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO Matemaatikot eivät ole tyytyväisiä tietäessään asioita neljästä miljoonasta tai neljästä miljardista kokonaisluvusta. He haluavat tietää asioita jokaisesta äärettömän

Lisätiedot

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I G. Gripenberg Aalto-yliopisto 3. huhtikuuta 2014 G. Gripenberg (Aalto-yliopisto) MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteetesimerkkejä,

Lisätiedot

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I MS-A040 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I G. Gripenberg Aalto-yliopisto 3. huhtikuuta 014 G. Gripenberg (Aalto-yliopisto) MS-A040 Diskreetin matematiikan perusteetesimerkkejä,

Lisätiedot

kaikille a R. 1 (R, +) on kommutatiivinen ryhmä, 2 a(b + c) = ab + ac ja (b + c)a = ba + ca kaikilla a, b, c R, ja

kaikille a R. 1 (R, +) on kommutatiivinen ryhmä, 2 a(b + c) = ab + ac ja (b + c)a = ba + ca kaikilla a, b, c R, ja Renkaat Tarkastelemme seuraavaksi rakenteita, joissa on määritelty kaksi binääristä assosiatiivista laskutoimitusta, joista toinen on kommutatiivinen. Vaadimme muuten samat ominaisuudet kuin kokonaisluvuilta,

Lisätiedot

! 7! = N! x 8. x x 4 x + 1 = 6.

! 7! = N! x 8. x x 4 x + 1 = 6. 9. 10. 2008 1. Pinnalta punaiseksi maalattu 3 3 3-kuutio jaetaan 27:ksi samankokoiseksi kuutioksi. Mikä osuus 27 pikkukuution kokonaispinta-alasta on punaiseksi maalattu? 2. Positiivisen kokonaisluvun

Lisätiedot

Vapaus. Määritelmä. Vektorijono ( v 1, v 2,..., v k ) on vapaa eli lineaarisesti riippumaton, jos seuraava ehto pätee:

Vapaus. Määritelmä. Vektorijono ( v 1, v 2,..., v k ) on vapaa eli lineaarisesti riippumaton, jos seuraava ehto pätee: Vapaus Määritelmä Oletetaan, että v 1, v 2,..., v k R n, missä n {1, 2,... }. Vektorijono ( v 1, v 2,..., v k ) on vapaa eli lineaarisesti riippumaton, jos seuraava ehto pätee: jos c 1 v 1 + c 2 v 2 +

Lisätiedot

Tehtävä 1. Arvioi mitkä seuraavista väitteistä pitävät paikkansa. Vihje: voit aloittaa kokeilemalla sopivia lukuarvoja.

Tehtävä 1. Arvioi mitkä seuraavista väitteistä pitävät paikkansa. Vihje: voit aloittaa kokeilemalla sopivia lukuarvoja. Tehtävä 1 Arvioi mitkä seuraavista väitteistä pitävät paikkansa. Vihje: voit aloittaa kokeilemalla sopivia lukuarvoja. 1 Jos 1 < y < 3, niin kaikilla x pätee x y x 1. 2 Jos x 1 < 2 ja y 1 < 3, niin x y

Lisätiedot

Similaarisuus. Määritelmä. Huom.

Similaarisuus. Määritelmä. Huom. Similaarisuus Määritelmä Neliömatriisi A M n n on similaarinen neliömatriisin B M n n kanssa, jos on olemassa kääntyvä matriisi P M n n, jolle pätee Tällöin merkitään A B. Huom. Havaitaan, että P 1 AP

Lisätiedot

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa? Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa? LUKUTEORIA JA TO- DISTAMINEN, MAA11 Todistus on looginen päättelyketju, jossa oletuksista, määritelmistä, aksioomeista sekä aiemmin todistetuista tuloksista lähtien

Lisätiedot

Rationaaliluvun desimaaliesitys algebrallisesta ja lukuteoreettisesta näkökulmasta

Rationaaliluvun desimaaliesitys algebrallisesta ja lukuteoreettisesta näkökulmasta TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma Liisa Lampinen Rationaaliluvun desimaaliesitys algebrallisesta ja lukuteoreettisesta näkökulmasta Informaatiotieteiden yksikkö Matematiikka Kesäkuu 2016 Tampereen

Lisätiedot

1 Kertaus. Lineaarinen optimointitehtävä on muotoa:

1 Kertaus. Lineaarinen optimointitehtävä on muotoa: 1 Kertaus Lineaarinen optimointitehtävä on muotoa: min c 1 x 1 + c 2 x 2 + + c n x n kun a 11 x 1 + a 12 x 2 + + a 1n x n b 1 a 21 x 1 + a 22 x 2 + + a 2n x n b 2 (11) a m1 x 1 + a m2 x 2 + + a mn x n

Lisätiedot

TIETOTEKNIIKAN MATEMATIIKKA

TIETOTEKNIIKAN MATEMATIIKKA TIETOTEKNIIKAN MATEMATIIKKA Harjoitus 4 syksy 2016 Ratkaisut 1. Mitä ehtoja joukkojen M ja N tulee täyttää (kussakin kohdassa erikseen), jotta seuraavat väittämät olisivat tosia a) M = b) N \ M = c) M

Lisätiedot

Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa. väite P(n) on totta kaikille n = 0,1,2,...

Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa. väite P(n) on totta kaikille n = 0,1,2,... Induktiotodistus Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa väite P(n) on totta kaikille n = 0,1,2,.... Tässä väite P(n) riippuu n:n arvosta. Todistuksessa

Lisätiedot

Todistus. Eliminoidaan Euleideen algoritmissa jakojäännökset alhaaltaylöspäin.

Todistus. Eliminoidaan Euleideen algoritmissa jakojäännökset alhaaltaylöspäin. 18 ALGEBRA II missä r n (x) =syt(f(x),g(x)). Lause 2.7. Olkoot f(x),g(x) K[x]. Silloin syt(f(x),g(x)) = a(x)f(x)+b(x)g(x), joillakin a(x),b(x) K[x]. Todistus. Eliminoidaan Euleideen algoritmissa jakojäännökset

Lisätiedot

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1,

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1, Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1, 15.9.2014 1. Hahmottele tasossa seuraavat relaatiot: a) R 1 = {(x, y) R 2 : x y 2 } b) R 2 = {(x, y) R 2 : y x Z} c) R 3 = {(x, y) R 2 : y > 0 and x 2

Lisätiedot

Johdatus matematiikkaan

Johdatus matematiikkaan Johdatus matematiikkaan Luento 4 Mikko Salo 4.9.2017 Sisältö 1. Rationaali ja irrationaaliluvut 2. Induktiotodistus Rationaaliluvut Määritelmä Reaaliluku x on rationaaliluku, jos x = m n kokonaisluvuille

Lisätiedot

33. pohjoismainen matematiikkakilpailu 2019 Ratkaisut

33. pohjoismainen matematiikkakilpailu 2019 Ratkaisut 33. pohjoismainen matematiikkakilpailu 2019 Ratkaisut 1. Kutsutaan (eri) positiivisten kokonaislukujen joukkoa merkitykselliseksi, jos sen jokaisen äärellisen epätyhjän osajoukon aritmeettinen ja geometrinen

Lisätiedot

(2n 1) = n 2

(2n 1) = n 2 3.5 Induktiotodistus Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa väite P (n) on totta kaikille n =0, 1, 2,... Tässä väite P (n) riippuu n:n arvosta. Todistuksessa

Lisätiedot

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 9 (6 sivua) OT

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 9 (6 sivua) OT Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 9 (6 sivua) 28.3.-1.4.2011 OT 1. a) Osoita, että rengas R = {[0] 10, [2] 10, [4] 10, [6] 10, [8] 10 } on kokonaisalue. Mikä

Lisätiedot

Vastaoletuksen muodostaminen

Vastaoletuksen muodostaminen Vastaoletuksen muodostaminen Vastaoletus (Antiteesi) on väitteen negaatio. Sitä muodostettaessa on mietittävä, mitä tarkoittaa, että väite ei ole totta. Väite ja vastaoletus yhdessä sisältävät kaikki mahdolliset

Lisätiedot

Vastaus 1. Lasketaan joukkojen alkiot, ja todetaan, että niitä on 3 molemmissa.

Vastaus 1. Lasketaan joukkojen alkiot, ja todetaan, että niitä on 3 molemmissa. Miten perustella, että joukossa A = {a, b, c} on yhtä monta alkiota kuin joukossa B = {d, e, f }? Vastaus 1. Lasketaan joukkojen alkiot, ja todetaan, että niitä on 3 molemmissa. Vastaus 2. Vertaillaan

Lisätiedot

a) Mitkä seuraavista ovat samassa ekvivalenssiluokassa kuin (3, 8), eli kuuluvat joukkoon

a) Mitkä seuraavista ovat samassa ekvivalenssiluokassa kuin (3, 8), eli kuuluvat joukkoon Matematiikan johdantokurssi, syksy 08 Harjoitus 3, ratkaisuista. Kokonaisluvut määriteltiin luonnollisten lukujen avulla ekvivalenssiluokkina [a, b], jotka määrää (jo demoissa ekvivalenssirelaatioksi osoitettu)

Lisätiedot

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 1 / 13 Tehtäviä Tehtävä 1. Johda toiseen asteen yhtälön ax + bx + c = 0, a 0 ratkaisukaava. Tehtävä. Määrittele joukon A R pienin yläraja sup A ja suurin alaraja

Lisätiedot

MAT-41150 Algebra I (s) periodilla IV 2012 Esko Turunen

MAT-41150 Algebra I (s) periodilla IV 2012 Esko Turunen MAT-41150 Algebra I (s) periodilla IV 2012 Esko Turunen Tehtävä 1. Onko joukon X potenssijoukon P(X) laskutoimitus distributiivinen laskutoimituksen suhteen? Onko laskutoimitus distributiivinen laskutoimituksen

Lisätiedot

Diskreetin Matematiikan Paja Tehtäviä viikolle 2. ( ) Jeremias Berg

Diskreetin Matematiikan Paja Tehtäviä viikolle 2. ( ) Jeremias Berg Diskreetin Matematiikan Paja Tehtäviä viikolle 2. (24.3-25.3) Jeremias Berg Tämän viikon tehtävien teemoina on tulojoukot, relaatiot sekä kuvaukset. Näistä varsinkin relaatiot ja kuvaukset ovat tärkeitä

Lisätiedot