«Մոդուլար հանրահաշիվ»–ի խմբագրումների տարբերություն
չ Cite web և Cite book կաղապարների ձևաչափի ուղղում, բաժինների ուղղում |
|||
Տող 166. | Տող 166. | ||
Եթե <math> m > 1 </math>, ապա <math>(\mathbb Z/m\mathbb Z)^\times</math> արտահայտությամբ գրառում ենք մոդուլո <math> m </math> հակադարձ ունեցող ամբողջ թվերի [[բազմապատիկ խումբ]]ը։ Այն բաղկացած է {{math|{{overline|''a''}}{{sub|''m''}}}} կոնգրուենտ դասակարգերից, որտեղ <math> a </math>-ն փոխադարձաբար պարզ է <math> m </math>-ին; սրանք հենց այն դասակարգեր են, որոնք բազմապատիկ հակադարձ ունեն։ Նրանք բազմապատկման ներքո [[աբելյան խումբ]] են կազմում; կարգը <math> \phi(m) </math> է, որտեղ <math> \phi </math>-ն [[Էյլերի ֆունկցիա]]ն է։ |
Եթե <math> m > 1 </math>, ապա <math>(\mathbb Z/m\mathbb Z)^\times</math> արտահայտությամբ գրառում ենք մոդուլո <math> m </math> հակադարձ ունեցող ամբողջ թվերի [[բազմապատիկ խումբ]]ը։ Այն բաղկացած է {{math|{{overline|''a''}}{{sub|''m''}}}} կոնգրուենտ դասակարգերից, որտեղ <math> a </math>-ն փոխադարձաբար պարզ է <math> m </math>-ին; սրանք հենց այն դասակարգեր են, որոնք բազմապատիկ հակադարձ ունեն։ Նրանք բազմապատկման ներքո [[աբելյան խումբ]] են կազմում; կարգը <math> \phi(m) </math> է, որտեղ <math> \phi </math>-ն [[Էյլերի ֆունկցիա]]ն է։ |
||
== Կիրառումներ == |
|||
Մաքուր [[մաթեմատիկա]]յում մոդուլար հանրահաշիվը [[թվերի տեսություն|թվերի տեսության]] հիմունքներից է, և կիրառվում է թվերի տեսության ուսումնասիրման գրեթե բոլոր ոլորտներում։ Մուդուլար հանրահաշիվը նաև լայն կիրառում ունի [[խմբերի տեսություն|խմբերի տեսության]], [[օղակների տեսություն|օղակների տեսության]], [[կապերի տեսություն|կապերի տեսության]] մեջ և [[աբստրակտ հանրահաշիվ|աբստրակտ հանրահաշվում]]: |
|||
Կիրառական մաթեմատիկայում մոդուլար հանարահաշիվը կիրառություն ունի [[համակարգչային հանրահաշիվ|համակարգչային հանրահաշվում]], [[կրիպտոգրաֆիա]]յում, [[ինֆորմատիկա]]յում, [[քիմիա]]յում, [[կերպարվեստ]]ում և [[երաժշտություն|երաժշտության]] մեջ։ |
|||
== Ծանոթագրություններ == |
== Ծանոթագրություններ == |
18:16, 17 Մարտի 2024-ի տարբերակ
Մաթեմատիկայում մոդուլար հանրահաշիվը ամբողջ թվերի բազմության հանրահաշվական համակարգ է։ Մոդուլար հանրահաշվում թվերը, որոշակի արժեքի՝ մոդուլուսի հասնելուց հետո, «պտտվում են» սկզբնակետի շուրջ։ Մոդուլար հանրահաշվի ժամանակակից մոտեցումը մշակել է Կառլ Գաուսն իր 1801 թվականին հրատարակված «Disquisitiones Arithmeticae» գրքում։
Մոդուլար հանրահաշվի ամենօրյա օգտագործման օրինակ է 12-ժամանոց ժամացույցը։ Ժամացույցում օրը բաժանված է երկու 12-ժամյա հատվածների։ Եթե հիմա ժամը 07:00 է, 8 ժամ անց կլինի ժամը 03:00։ Սովորական գումարումը՝ կհանգի 15:00-ի, բայց այն կարելի կարդալ որպես 03:00, քանի որ ժամացույցը 12 ժամը մեկ վերսկսում է, և ժամը ներկայացնող թվերը սկսում են զրոյից երբ ժամը հասնում է 12֊ին։ Սա նկարագրում ենք որպես «15-ը կոնգրուենտ է 3֊ին մոդուլո 12, և գրանցում որպես ։ Այսպիսով. ։ Նույն տրամաբանությամբ 8:00 ներկայացնում է 8-ժամյա ժամանակահտված, որի կրկնակին կլինի 16:00: 16:00-ն ժամացույցի վրա ընթերցում ենք որպես 4:00։ Նշանակում է․ ։
Կոնգրուենցիա
Եթե տրված է ամբողջ թիվ, ապա և ամբողջ թվերը կոչվում են «մոդուլո կոնգրուենտ» եթե -ը դրանց տարբերության բաժանարարն է։ Ասել է թե․ գոյություն ունի այնպիսի որի համար կարող ենք գրել․
Մոդուլո կոնգրուենցիան գրանցվում է որպես․
Փակագծերը նշանակում են, որ -ը վերաբերում է ամբողջ հավասարմանը, ո՛չ միայն աջ կողմին (օրինակում աջ կողմը -ն է)։
Այս գրառումը պետք չէ շփոթել (առանց փակագծերի) գրանցման հետ, որը վերաբերում է մոդուլո գործողությանը (-ն -ի բաժանման մնացորդին)։ -ը արտահայտում է այն եզակի ամբողջ թիվը, որի համար ճիշտ են և պնդումները։
Կոնգրուենտ հարաբերությունը կարելի է ներկայացնել որպես.
- ,
բացահայտ ցուցադրելով Էվկլիդեսյան բաժանման հետ զուգահեռները։ Մեզ անհրաժեշտ չէ, որպեսզի -ն լինի -ով -ի բաժանման մնացորդը։ Փոխարենը, պնդում է, որ -ով բաժանելիս -ն ու -ն նույն մնացորդն ունեն․
- ,
որտեղ -ը ընդհանուր մնացորդն է։ Երկու հավասարումներն իրարից հանելուվ կարող են վերականգնել սկզբնական հարաբերությունը․ , որտեղ ։
Մոդուլո կոնգրուենցիան կոնգրուենտ հարաբերություն է․ կոնգրուենցիան էկվիվալենտ հարաբերություն է և համադրելի է գումարման, հանման ու բազմապատկման գործողությունների հետ։
Օրինակներ
Մոդուլուս 12 համակարգում կարող ենք պնդել, որ , քանի որ տարբերությունը հավասար է . -ի բազմապատիկ է։ Համապատասխանաբար, -ով բաժանելիս -ն ու -ը նույն մնացորդն ունեն։
Կոնգրուենցիայի սահմանումն աշխատում է նաև բացասական արժեքների համար։ Օրինակ․
Հատկություններ
Հիմնարար հատկություններ
Կոնգրուենտ հարաբերությունը պետք է բավարարի էկվիվալենտ հարաբերության բոլոր պայմանները․
- Ռեֆլեքսիվություն․
- Համաչափություն եթե
- Անցողականություն․ եթե և , ապա
Եթե և , կամ եթե , ապա[1].
- , ցանկացած -ի համար (տռանսլյացիայի հետ համադրելիություն)
- ցանկացած -ի համար (մասշտաբի հետ համադրելիություն)
- ցանկացած -ի համար
- (գումարման հետ համադրելիություն)
- (հանման հետ համադրելիություն)
- (բազմապատկման հետ համադրելիություն)
- ցանկացած ոչ-բացասական -ի համար (ցուցիչի հետ համադրելիություն)
- ցանկացած ամբողջ թվերով գործակիցներով բազմանդամի համար (համադրելիություն բազմանդամի գնահատման հետ)։
Եթե , պնդումն ընդհանուր դեպքի համար ճիշտ չէ։ Սակայն հետևյալ պնդումը ճիշտ է․
- եթե , որտեղ -ն Էյլերի ֆունկցիան է, ապա ` ենթադրելով, որ -ն փոխադարձ պարզ է -ին։
Ընդհանուր անդամների չեղարկման համար ունենք հետևյալ կանոնները․
- եթե , որտեղ -ը կամայական ամբողջ թիվ է, ապա
- եթե և -ը փոխադարձ պարզ է -ին, ապա
- եթե և , ապա ։
Վերջին կանոնը կարելի է օգտագործել մոդուլար հանրահաշիվը բաժանման տիրույթ տեղափոխելու համար։ Եթե -ն բաժանում է ֊ն, ապա ։
Մոդուլար բազմապատիկ հակադարձը սահմանվում է հետևյալ կանոններով․
- Գոյություն․ գրառմամբ նշանակվող ամբողջ թիվը, որի համար ճիշտ է պնդումը, գոյություն ունի միայն և միայն այն դեպքում, եթե -ը փոխադարձ պարզ է -ին։ Այդ ամբողջ թիվը կոչվում է -ի մոդուլո մոդուլար բազապատիկ հակադարձ։
- Եթե և -ը գոյություն ունի, ապա (համադրելիություն բազմապատիկ հակադարձի հետ, և, եթե , մոդուլո եզակիություն)։
- Եթե և -ն փոխադարձ պարզ է -ին, ապա այս գծային կոնգրուենցիայի լուծումը տրված է հավասարմամբ։
բազմապատիկ համադարձը գտնելու արդյունավետ տարբերակ է Բեզուի հավասարումը՝ , -ի և -ի համար լուծելը։ Այն կարելի է լուծել Էվկլիդեսի ընդարձակված ալգորիթմով։
Մասնավորապես․ եթե -ն պարզ թիվ է, ապա -ն -ի հետ փոխադարձ պարզ է ցանկացած -ի համար։ Այսպիսով բազապատիկ հակադարձ գոյություն ունի բոլոր այն -երի համար, որոնք մոդուլոյով զրոյին կոնգրուենտ չեն։
Այլ հատկություններ
Ստորև ներկայացված են կոնգրուենտ հարաբերության այլ հատկություններ․
- Ֆերմայի փոքրիկ թեորեմը․ եթե -ն պարզ թիվ է և չի բաժանում -ին, ապա
- Էյլերի թեորեմը․ եթե -ն և -ը փոխադարձ պարզ են, ապա , որտեղ -ն Էյլերի ֆունկցիան է։
- Ֆերմայի փոքրիկ թեորեմի հետևանքներից է, որ, եթե -ն պարզ թիվ է, ապա -ն թվի բազմապատիկ հակադարձն է։
- Ավելի ընդհանուր՝ Էյլերի թեորեմից, եթե -ն և -ը փոխադարձ պարզ թվեր են, ապա ։
- Մեկ այլ պարզ հետևանք է, որ, եթե , որտեղ -ն Էյլերի ֆունկցիան է, և -ը փոխադարձ պարզ է -ին, ապա
- Ֆերմայի փոքրիկ թեորեմի հետևանքներից է, որ, եթե -ն պարզ թիվ է, ապա -ն թվի բազմապատիկ հակադարձն է։
- Ուիլսոնի թեորեմը. -ն պարզ թիվ է միայն և միայն եթե ։
- Մնացորդների մասին չինական թեորեմը. ցանկացած , և փոխադարձ պարզ , թվերի համար գոյություն ունի այնպիսի եզակի , որի համար ճիշտ են և պնդումները։
- Ավելին․ , որտեղ -ը -ի մոդուլո -ի հակադարձն է, իսկ -ը՝ -ի մոդուլո -ի։
- Լագրանժի թեորեմը․ կոնգրուենցիան, որտեղ -ն պարզ թիվ է և -ն ամբողջ թվերի գործակիցներով բազմանդամ է որտեղ , առավելագույնն արմատ ունի։
- Մոդուլո պարզունակ արմատ. թիվը մոդուլո պարզունակ արմատ է, եթե -ին փոխադարձ պարզ յուրաքանչյուր ամբողջ թվի համար գոյություն ունի այնպիսի ամբողջ թիվ, որի համար ճիշտ է հավասարումը։
- Մոդուլո պարզունակ արմատ գոյություն ունի միայն ու միայն եթե -ը հավասար է -ի, -ի, -ի կամ -ի, որտեղ -ն կենտ պարզ թիվ է և -ը դրական ամբողջ թիվ է։
- Եթե մոդուլո պարզունակ արմատ գոյություն ունի, ապա գոյություն ունեն ճիշտ նման պարզունակ արմատներ, որտեղ -ն Էյլերի ֆունկցիան է։
- Քառակուսային մնացորդ․ ամբողջ թիվը մոդուլո քառակուսային մնացորդ է, եթե գոյություն ունի այնպիսի ամբողջ թիվ, որի համար ճիշտ է հավասարումը։
- Էյլերի չափանիշը փաստում է, որ, եթե -ն կենտ պարզ թիվ է և -ն -ի բազմապատիկը չէ, ապա -ն մոդուլո քառակուսային մնացորդ է միայն ու միայն եթե
Մնացորդային համակարգեր
Յուրաքանչյուն մոդուլո մնացորդային դասակարգ կարելի է ներկայացնել իր կամայական անդամով։ Սովորաբար այն ներկայացնում ենք այն փոքրագույն ոչ-բացասական ամբողջ թվով, որը դասակարգի անդամ է[2] (սա կլինի բաժանման արդյունքում ստացված մնացորդը)։ Տարբեր դասակարգերի կամայական անդամներ իրար մոդուլո ինկոնգրուենտ են։ Ավելին․ յուրաքանչյուր ամբողջ թիվ պատկանում է միայն մի մոդուլո մնացորդային դասակարգի[3]։
Ամբողջ թվերի բազմությունը կոչվում է մոդուլո նվազագույն մնացորդների համակարգ։ ամբողջ թվերի կամայական բազմություն, որում կամայական երկու անդամ իրար մոդուլո կոնգրուենտ չեն կոչվում է մոդուլո մնացորդների ամբողջ համակարգ։
Նվազագույն մնացորդների համակարգը մնացորդների ամբողջ համակարգ է, և մնացորդների ամբողջ համակարգը պարզապես մոդուլո մնացորդային յուրաքանչյուր դասակարգից մեկ ներկայացուցիչ պարունակող բազմություն է[4]։
Օրինակ մոդուլո նվազագույն մնացորդների համակարգը բազմությունն է։ Այլ մնացորդների ամբողջ համակարգերից են․ , , , կամ
Մոդուլո մնացորդների ամբողջ համակարգ չհանդիսացող բազմության օրինակներ են․ , քանի որ -ը -ին մոդուլո կոնգրուենտ է, կամ , քանի որ մոդուլո մնացորդների ամբողջ համակարգը պետք է ոչ֊կոնգրուենտ անդամ ունենա։
Նվազեցրած մնացորդերի համակարգեր
Տրված ունենալով Էյլերի ֆունկցիա -ը, ամբողջ թվերի կամայական բազմություն, որի անդամները փոխադարձ պարզ են -ին և իրար մոդուլո ինկոնգրուենտ են, կոչվում է մոդուլո նվազեցրած մնացորդերի համակարգ[5]։ Վերին օրինակի բազմությունը նվազեցրած մնացորդների համակարգի օրինակ է։
Մոդուլո m ամբողջ թվեր
Նշում․ այս պարբերությունների կոնտեքստում մոդուլուսը գրեթե միշտ որպես դրական է վերցված։
Մոդուլո բոլոր կոնգրուենտ դասակարգերի բազմությունը կոչվում է մոդուլո ամբողջ թվերի օղակ[6], և նշանակվում է որպես , կամ [7]։ գրառումը, սակայն, խորհուրդ չի տրվում, քանի որ այն կարելի է շփոթել -ադիկ ամբողջ թվերի բազմության հետ։ օղակը մաթեմատիկայի տարբեր ճյուղերի հիմքում է։
Տրված ունենալով , ունենք
- ։
Երբ , ֊ն զրո օղակն է։ Երբ , ֊ն դատարկ բազմությունը չէ․ այն փոխարենն իզոմորֆիկ է -ին, քանի որ ։
օղակում գումարումը, հանումը և բաժանումը տրված են հետևյալ կանոններով․
- ։
Վերում նշված հատկություններից կարող ենք եզրակացնել, որ այս գործողությունների ներքո -ն տեղափոխական (կոմուտատիվ) օղակ է։ Օրինակ օղակում ունենք․
- ,
ինչև համարժեք է 24-ժամյա ժամացույցի հանրահաշվին։
գրառումն օգտագործում ենք, քանի որ այս օղակը բազմության քանորդ օղակն է՝ իդեալով. բոլոր -ով (որտեղ ) ձևավորված բազմությամբ։
Գումարման տակ խումբ համարվելով՝ -ն ցիկլիկ խումբ է։ Բոլոր ցիկլիկ խմբերն ինչ֊որ ֊ի համար -ին իզոմորֆիկ են[8]։
Մոդուլո ամբողջ թվերի օղակը դաշտ է միայն և միայն այն դեպքում, եթե -ը պարզ թիվ է․ սա երաշխավորում է, որ յուրաքանչյուր ոչ-զրոյական անդամ բազմապատիկ հակադարձ ունի։ Եթե -ը հավասար է -ին որևէ -ի համար, (եթե այն պարզ թվի աստիճան է), ապա գոյություն ունի իզոմորֆությամբ եզակի դաշտ` անդամներով, որը իզոմորֆիկ չէ -ին։ Այն դաշտ չէ, քանի որ ունի զրոյական բաժանարարներ։
Եթե , ապա արտահայտությամբ գրառում ենք մոդուլո հակադարձ ունեցող ամբողջ թվերի բազմապատիկ խումբը։ Այն բաղկացած է am կոնգրուենտ դասակարգերից, որտեղ -ն փոխադարձաբար պարզ է -ին; սրանք հենց այն դասակարգեր են, որոնք բազմապատիկ հակադարձ ունեն։ Նրանք բազմապատկման ներքո աբելյան խումբ են կազմում; կարգը է, որտեղ -ն Էյլերի ֆունկցիան է։
Կիրառումներ
Մաքուր մաթեմատիկայում մոդուլար հանրահաշիվը թվերի տեսության հիմունքներից է, և կիրառվում է թվերի տեսության ուսումնասիրման գրեթե բոլոր ոլորտներում։ Մուդուլար հանրահաշիվը նաև լայն կիրառում ունի խմբերի տեսության, օղակների տեսության, կապերի տեսության մեջ և աբստրակտ հանրահաշվում:
Կիրառական մաթեմատիկայում մոդուլար հանարահաշիվը կիրառություն ունի համակարգչային հանրահաշվում, կրիպտոգրաֆիայում, ինֆորմատիկայում, քիմիայում, կերպարվեստում և երաժշտության մեջ։
Ծանոթագրություններ
- ↑ Սանդոր Լեհոսկի; Ռիչարդ Ռուսկի (2006). Դեյվիդ Պատրիկ (ed.). Խնդիրներ լուծելու արվեստը (անգլերեն). Vol. 1 (7 ed.). AoPS Incorporated. էջ 44. ISBN 0977304566.
- ↑ Վեյսշտայն, Էրիկ. «Մոդուլար հանրահաշիվ». mathworld.wolfram.com (անգլերեն). Վերցված է 2020 թվականի օգոստոսի 12-ին.
- ↑ Pettofrezzo & Byrkit (1970, էջ. 90)
- ↑ Long (1972, էջ. 78)
- ↑ Long (1972, էջ. 85)
- ↑ Ստորև ցույց կտանք որ այն օղակ է։
- ↑ «Մոդուլո ամբողջ թվեր». Mathematics LibreTexts (անգլերեն). 2013, նոյեմբերի 16. Վերցված է 2020, օգոստոսի 12-ին.
- ↑ Սենգադիր Թ., Դիսկրետ Մաթեմատիկա և Կոմբինատորիկա, p. 293, at Google Books