Lenka Zalabová. Ústav matematiky a biomatematiky, Přírodovědecká fakulta, Jihočeská univerzita. zima 2012



Podobné dokumenty
A0M15EZS Elektrické zdroje a soustavy ZS 2011/2012 cvičení 1. Jednotková matice na hlavní diagonále jsou jedničky, všude jinde nuly

Teorie informace a kódování (KMI/TIK)

5. Maticová algebra, typy matic, inverzní matice, determinant.

3. Matice a determinanty

Regulární matice. Věnujeme dále pozornost zejména čtvercovým maticím.

Y36BEZ Bezpečnost přenosu a zpracování dat. Úvod. Róbert Lórencz. lorencz@fel.cvut.cz

Skalár- veličina určená jedním číselným údajem čas, hmotnost (porovnej životní úroveň, hospodaření firmy, naše poloha podle GPS )

Matice. Přednáška MATEMATIKA č. 2. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno kancelář 69a, tel

0.1 Úvod do lineární algebry

Algebra - druhý díl. Lenka Zalabová. zima Ústav matematiky a biomatematiky, Přírodovědecká fakulta, Jihočeská univerzita

Jak funguje asymetrické šifrování?

Jazyk matematiky Matematická logika Množinové operace Zobrazení Rozšířená číslená osa

Gymnázium, Brno. Matice. Závěrečná maturitní práce. Jakub Juránek 4.A Školní rok 2010/11

Polynomy nad Z p Konstrukce faktorových okruhů modulo polynom. Alena Gollová, TIK Počítání modulo polynom 1/30

Věta o dělení polynomů se zbytkem

0.1 Úvod do lineární algebry

Matematika pro studenty ekonomie

Modulární aritmetika, Malá Fermatova věta.

Lineární algebra a analytická geometrie sbírka úloh a ř ešených př íkladů

Teoretická informatika Tomáš Foltýnek Algebra Struktury s jednou operací

Úvodní slovo autora. Karel Lepka

Základy elementární teorie čísel

KATEDRA INFORMATIKY UNIVERZITA PALACKÉHO LINEÁRNÍ ALGEBRA 1 OLGA KRUPKOVÁ VÝVOJ TOHOTO UČEBNÍHO TEXTU JE SPOLUFINANCOVÁN

Matematické symboly a značky

Matice se v některých publikacích uvádějí v hranatých závorkách, v jiných v kulatých závorkách. My se budeme držet zápisu s kulatými závorkami.

Matematika (CŽV Kadaň) aneb Úvod do lineární algebry Matice a soustavy rovnic

Matematika IV 10. týden Kódování

Součin matice A a čísla α definujeme jako matici αa = (d ij ) typu m n, kde d ij = αa ij pro libovolné indexy i, j.

Historie matematiky a informatiky Cvičení 1

Nechť M je množina. Zobrazení z M M do M se nazývá (binární) operace

Diskrétní matematika 1. týden

. Určete hodnotu neznámé x tak, aby

Lineární algebra Operace s vektory a maticemi

15. Moduly. a platí (p + q)(x) = p(x) + q(x), 1(X) = id. Vzniká tak struktura P [x]-modulu na V.

Základy elementární teorie čísel

Katedra aplikované matematiky FEI VŠB Technická univerzita Ostrava

4 Počítání modulo polynom

8 Kořeny cyklických kódů, BCH-kódy

Teorie informace a kódování (KMI/TIK) Reed-Mullerovy kódy

9. Úvod do teorie PDR

Zadání a řešení testu z matematiky a zpráva o výsledcích přijímacího řízení do magisterského navazujícího studia od podzimu 2015

Modulární aritmetika, Malá Fermatova věta.

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Algebra. študenti MFF 15. augusta 2008

METODICKÉ LISTY. výstup projektu Vzdělávací středisko pro další vzdělávání pedagogických pracovníků v Sokolově

1 Vektorové prostory.

Úvod do lineární algebry

zejména Dijkstrův algoritmus pro hledání minimální cesty a hladový algoritmus pro hledání minimální kostry.

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

ALGEBRA. Téma 4: Grupy, okruhy a pole

Operace s maticemi. 19. února 2018

[1] x (y z) = (x y) z... (asociativní zákon), x y = y x... (komutativní zákon).

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Matice. študenti MFF 15. augusta 2008

Operace s maticemi Sčítání matic: u matic stejného typu sečteme prvky na stejných pozicích: A+B=(a ij ) m n +(b ij ) m n =(a ij +b ij ) m n.

Mgr. Karel Pazourek. online prostředí, Operační program Praha Adaptabilita, registrační číslo CZ.2.17/3.1.00/31165.

Vektorové podprostory, lineární nezávislost, báze, dimenze a souřadnice

Několik poznámek na téma lineární algebry pro studenty fyzikální chemie

z = a bi. z + v = (a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i. z v = (a + bi) (c + di) = (a c) + (b d)i. z v = (a + bi) (c + di) = (ac bd) + (bc + ad)i.

Počet kreditů: 5 Forma studia: kombinovaná. Anotace: Předmět seznamuje se základy dělitelnosti, vybranými partiemi algebry, šifrování a kódování.

Determinant. Definice determinantu. Permutace. Permutace, vlastnosti. Definice: Necht A = (a i,j ) R n,n je čtvercová matice.

Definujte Gaussovský obor. Vysvětlete, co přesně rozumíme jednoznačností rozkladu.

Historie matematiky a informatiky Cvičení 2

Základy číslicové techniky z, zk

Seminář z IVT Algoritmizace. Slovanské gymnázium Olomouc Tomáš Kühr

Polynomy. Mgr. Veronika Švandová a Mgr. Zdeněk Kříž, Ph. D. 1.1 Teorie Zavedení polynomů Operace s polynomy...

Lineární algebra II. Adam Liška. 9. února Zápisky z přednášek Jiřího Fialy na MFF UK, letní semestr, ak. rok 2007/2008

Operace s maticemi

Predispozice pro výuku IKT (2015/2016)

Vektory a matice. Obsah. Aplikovaná matematika I. Carl Friedrich Gauss. Základní pojmy a operace

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

0. Lineární rekurence Martin Mareš,

Soustavy lineárních rovnic

DEFINICE Z LINEÁRNÍ ALGEBRY

Drsná matematika IV 7. přednáška Jak na statistiku?

Zlatý řez nejen v matematice

(Cramerovo pravidlo, determinanty, inverzní matice)

1 Mnohočleny a algebraické rovnice

Skalární součin je nástroj, jak měřit velikost vektorů a úhly mezi vektory v reálných a komplexních vektorových prostorech.

(Auto)korelační funkce Statistické vyhodnocování exp. dat M. Čada ~ cada

Stochastické modely: prezentace k přednášce

Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Matematika. Příručka pro přípravu k přijímacím zkouškám

Pojem binární relace patří mezi nejzákladnější matematické pojmy. Binární relace

Matematika. Kamila Hasilová. Matematika 1/34

1. Základy logiky a teorie množin

Jak pracovat s absolutními hodnotami

Matematika I Lineární závislost a nezávislost

Obsah. Euler-Fermatova věta. Reziduální aritmetika. 3. a 4. přednáška z kryptografie

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ

Matematika pro informatiku 2

ALGEBRA. 1. Pomocí Eukleidova algoritmu najděte největší společný dělitel čísel a a b. a) a = 204, b = 54, b) a = , b =

Matice. a m1 a m2... a mn

a počtem sloupců druhé matice. Spočítejme součin A.B. Označme matici A.B = M, pro její prvky platí:

Řetězové zlomky. již čtenář obeznámen. Důraz bude kladen na implementační stránku, protože ta je ve

Kódy pro detekci a opravu chyb. INP 2008 FIT VUT v Brně

{Q={1,2};S,T;u(s,t)} (3.3) Prorovnovážnéstrategie s,t vehřesnulovýmsoučtemmusíplatit:

opravdu považovat za lepší aproximaci. Snížení odchylky o necelá dvě procenta

TEORIE GRAFŮ. Petr Kovář

Matematika 1 MA1. 2 Determinant. 3 Adjungovaná matice. 4 Cramerovo pravidlo. 11. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 29

Historie matematiky a informatiky 2 7. přednáška

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Modernizace studijního programu Matematika na PřF Univerzity Palackého v Olomouci CZ.1.07/2.2.00/28.

Semestrální projekt. Předmět: Programování v jazyce C. Zadání: Operace s maticemi. Uživatelský manuál. ver. 1.0

Transkript:

Algebra - třetí díl Lenka Zalabová Ústav matematiky a biomatematiky, Přírodovědecká fakulta, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích zima 2012

Obsah 1 Dělitelnost 2 Grupy zbytkových tříd 3 Jedna z mnoha aplikací zbytkových tříd Hammingovy kódy

1 Dělitelnost 2 Grupy zbytkových tříd 3 Jedna z mnoha aplikací zbytkových tříd Hammingovy kódy

Dělitelnost celých čísel Definition Řekneme, že celé číslo a dělí celé číslo b, jestliže existuje celé číslo q takové, že b = a q. V takovém případě píšeme a b. V opačném případě říkáme, že a nedělí b, a píšeme a b.

Dělitelnost celých čísel Definition Řekneme, že celé číslo a dělí celé číslo b, jestliže existuje celé číslo q takové, že b = a q. V takovém případě píšeme a b. V opačném případě říkáme, že a nedělí b, a píšeme a b. Example Platí: 7 35 protože 35 = 7 5,

Dělitelnost celých čísel Definition Řekneme, že celé číslo a dělí celé číslo b, jestliže existuje celé číslo q takové, že b = a q. V takovém případě píšeme a b. V opačném případě říkáme, že a nedělí b, a píšeme a b. Example Platí: 7 35 protože 35 = 7 5, 8 60,

Dělitelnost celých čísel Definition Řekneme, že celé číslo a dělí celé číslo b, jestliže existuje celé číslo q takové, že b = a q. V takovém případě píšeme a b. V opačném případě říkáme, že a nedělí b, a píšeme a b. Example Platí: 7 35 protože 35 = 7 5, 8 60, 2 6,

Dělitelnost celých čísel Definition Řekneme, že celé číslo a dělí celé číslo b, jestliže existuje celé číslo q takové, že b = a q. V takovém případě píšeme a b. V opačném případě říkáme, že a nedělí b, a píšeme a b. Example Platí: 7 35 protože 35 = 7 5, 8 60, 2 6, 5 71,...

Nějaké vlastnosti 1 Platí a a pro každé a 0, a Z.

Nějaké vlastnosti 1 Platí a a pro každé a 0, a Z. 2 Pokud a b a zároveň b c pro nějaká a, b, c Z, pak také a c.

Nějaké vlastnosti 1 Platí a a pro každé a 0, a Z. 2 Pokud a b a zároveň b c pro nějaká a, b, c Z, pak také a c. 3 Pokud a b a zároveň a c pro nějaká a, b, c Z, pak také a (bx + cy) pro každé x, y Z.

Nějaké vlastnosti 1 Platí a a pro každé a 0, a Z. 2 Pokud a b a zároveň b c pro nějaká a, b, c Z, pak také a c. 3 Pokud a b a zároveň a c pro nějaká a, b, c Z, pak také a (bx + cy) pro každé x, y Z. 4 Pokud a b pro nějaká a Z a b 0, b Z, pak také a b.

Nějaké vlastnosti 1 Platí a a pro každé a 0, a Z. 2 Pokud a b a zároveň b c pro nějaká a, b, c Z, pak také a c. 3 Pokud a b a zároveň a c pro nějaká a, b, c Z, pak také a (bx + cy) pro každé x, y Z. 4 Pokud a b pro nějaká a Z a b 0, b Z, pak také a b. 5 Pokud a b, pak také a n b n pro každé n N,

Nějaké vlastnosti 1 Platí a a pro každé a 0, a Z. 2 Pokud a b a zároveň b c pro nějaká a, b, c Z, pak také a c. 3 Pokud a b a zároveň a c pro nějaká a, b, c Z, pak také a (bx + cy) pro každé x, y Z. 4 Pokud a b pro nějaká a Z a b 0, b Z, pak také a b. 5 Pokud a b, pak také a n b n pro každé n N, 6 Pokud a b a zároveň b a pro nějaká a 0, b 0, a, b Z, pak a = b.

Dělení se zbytkem Theorem Mějme celá čísla a > 0 a b 0. Pak existuje jediná dvojice celých čísel q, r takových, že q 0,

Dělení se zbytkem Theorem Mějme celá čísla a > 0 a b 0. Pak existuje jediná dvojice celých čísel q, r takových, že q 0, 0 r < a,

Dělení se zbytkem Theorem Mějme celá čísla a > 0 a b 0. Pak existuje jediná dvojice celých čísel q, r takových, že q 0, Proof:... 0 r < a, b = a q + r.

Dělení se zbytkem Theorem Mějme celá čísla a > 0 a b 0. Pak existuje jediná dvojice celých čísel q, r takových, že q 0, Proof:... 0 r < a, b = a q + r. q... podíl po dělení čísla b číslem a r... zbytek po dělení čísla b číslem a

Dělení se zbytkem Theorem Mějme celá čísla a > 0 a b 0. Pak existuje jediná dvojice celých čísel q, r takových, že q 0, Proof:... Example 0 r < a, b = a q + r. q... podíl po dělení čísla b číslem a r... zbytek po dělení čísla b číslem a Pro a = 7 a b = 36 dostaneme q = 5 a r = 1, t.j. 36 = 7 5 + 1.

Největší společný dělitel Definition Společný dělitel celých čísel a, b je celé číslo c takové, že c b a zároveň c a. Největší číslo s touto vlastností se nazývá největší společný dělitel čísel a, b. Označujeme jej NSD(a, b). Čísla a, b se nazývají nesoudělná, jestliže NSD(a, b) = 1.

Eukleidův algoritmus Jedná se o algoritmus pro nalezení největšího společného dělitele dvou přirozených čísel. Protože platí: NSD(0, 0) neexistuje, NSD(0, b) = b pro b 0,b Z, NSD(a, b) = NSD( a, b ) pro a 0, b 0; a, b Z, můžeme použít Eukleidův algoritmus k nalezení největšího společného dělitele dvou celých čísel.

Eukleidův algoritmus Mějme přirozená čísla a, b a provádějme postupně dělení se zbytkem : a = b q 0 + r 0 b = r 0 q 1 + r 1 r 0 = r 1 q 2 + r 2 r 1 = r 2 q 3 + r 3. r n 3 = r n 2 q n 1 + r n 1 r n 2 = r n 1 q n + r n r n 1 = r n q n+1 Poněvadž b > r 0 > r 1 > r 2..., skutečně existuje n takové, že r n r n 1, tedy r n+1 = 0.

Eukleidův algoritmus Theorem Proof:... NSD(a, b) = r n.

Nějaké příklady Najděte největšího společného dělitele čísel: 1 125, 36 2 121, 4593 3 9, 279 4 315, 427

Bezoutova rovnost Theorem Pro libovolná celá čísla a, b existují celá čísla u, v taková, že a u + b v = NSD(a, b). Proof:...

Bezoutova rovnost Theorem Pro libovolná celá čísla a, b existují celá čísla u, v taková, že a u + b v = NSD(a, b). Proof:... Example Pro a = 6 a b = 4 dostaneme NSD(a, b) = 2 a platí 2 = 6 3 + 4 ( 4).

Nějaké další příklady Najděte největší společný dělitel čísel a koeficienty v příslušné Bezoutovy rovnosti. 1 168, 90 2 675, 1107 3 4597, 2

Důležité důsledky Corollary Celá čísla a, b jsou nesoudělná, právě když existují celá čísla u, v taková, že a u + b v = 1. Proof:...

Důležité důsledky Corollary Celá čísla a, b jsou nesoudělná, právě když existují celá čísla u, v taková, že a u + b v = 1. Proof:... Corollary Jestliže pro celá čísla a, b, c platí a b c a NSD(a, b) = 1, pak a c. Proof:...

Prvočísla Definition Přirozené číslo p > 1 se nazývá prvočíslo, jestliže jeho jediným dělitelem větším než 1 je p samotné.

Prvočísla Definition Přirozené číslo p > 1 se nazývá prvočíslo, jestliže jeho jediným dělitelem větším než 1 je p samotné. Theorem 1 Libovolné přirozené číslo a > 1 je bud prvočíslo, nebo jej lze právě jedním způsobem rozložit na součin prvočísel. 2 Prvočísel je nekonečně mnoho. Proof:...

1 Dělitelnost 2 Grupy zbytkových tříd 3 Jedna z mnoha aplikací zbytkových tříd Hammingovy kódy

Kongruence Definition Bud n přirozené číslo. Dvě celá čísla a, b se nazývají kongruentní podle modulu n, jestliže n a b. Píšeme a b mod n.

Kongruence Definition Bud n přirozené číslo. Dvě celá čísla a, b se nazývají kongruentní podle modulu n, jestliže n a b. Píšeme a b mod n. Example Platí 25 7 mod 6, protože 6 25 7 = 18.

Zbytkové třídy Definition Bud n přirozené číslo. Množiny [a] n = {a + k n : k Z}, kde a Z, se nazývají zbytkové třídy podle modulu n.

Zbytkové třídy Definition Bud n přirozené číslo. Množiny [a] n = {a + k n : k Z}, kde a Z, se nazývají zbytkové třídy podle modulu n. Example [7] 6 = {7 + k 6 : k Z} = {..., 11, 5, 1, 7, 13, 19, 25, 31,... }

Zbytkové třídy Definition Bud n přirozené číslo. Množiny [a] n = {a + k n : k Z}, kde a Z, se nazývají zbytkové třídy podle modulu n. Example [7] 6 = {7 + k 6 : k Z} = {..., 11, 5, 1, 7, 13, 19, 25, 31,... } Množinu všech zbytkových tříd podle modulu n označujeme symbolem Z n.

Jaký je vztah kongruencí a zbytkových tříd? Theorem Proof:... [a] n = [b] n právě když a b mod n.

Důsledky Zbytkové třídy podle modulu n nejsou navzájem různé. Neboli: Různá čísla mohou zadávat stejnou zbytkovou třídu modulo n.

Důsledky Zbytkové třídy podle modulu n nejsou navzájem různé. Neboli: Různá čísla mohou zadávat stejnou zbytkovou třídu modulo n. Example Protože platí, 25 7 mod 6, pak platí i [7] 6 = [25] 6. Tedy 25 a 7 zadávají stejnou zbytkovou třídu podle modulu 6.

Důsledky Zbytkové třídy podle modulu n nejsou navzájem různé. Neboli: Různá čísla mohou zadávat stejnou zbytkovou třídu modulo n. Example Protože platí, 25 7 mod 6, pak platí i [7] 6 = [25] 6. Tedy 25 a 7 zadávají stejnou zbytkovou třídu podle modulu 6. Zbytková třída [a] n se rovná zbytkové třídě [r] n, kde r je zbytek po dělení čísla a číslem n.

Důsledky Zbytkové třídy podle modulu n nejsou navzájem různé. Neboli: Různá čísla mohou zadávat stejnou zbytkovou třídu modulo n. Example Protože platí, 25 7 mod 6, pak platí i [7] 6 = [25] 6. Tedy 25 a 7 zadávají stejnou zbytkovou třídu podle modulu 6. Zbytková třída [a] n se rovná zbytkové třídě [r] n, kde r je zbytek po dělení čísla a číslem n. Example Protože platí 25 = 6 4 + 1, dostaneme [25] 6 = [1] 6. Analogicky, protože 7 = 6 1 + 1, dostaneme [7] 6 = [1] 6.

Důsledky Tedy [r n ] se skládá ze všech čísel, jejichž zbytek po dělení číslem n je roven číslu r.

Důsledky Tedy [r n ] se skládá ze všech čísel, jejichž zbytek po dělení číslem n je roven číslu r. Example [1] 6 = {1 + k 6 : k Z} = {..., 11, 5, 1, 7, 13, 19, 25, 31,... }

Důsledky Tedy [r n ] se skládá ze všech čísel, jejichž zbytek po dělení číslem n je roven číslu r. Example [1] 6 = {1 + k 6 : k Z} = {..., 11, 5, 1, 7, 13, 19, 25, 31,... } Platí Z n = {[0] n, [1] n, [2] n,..., [n 2] n, [n 1] n }.

Důsledky Tedy [r n ] se skládá ze všech čísel, jejichž zbytek po dělení číslem n je roven číslu r. Example [1] 6 = {1 + k 6 : k Z} = {..., 11, 5, 1, 7, 13, 19, 25, 31,... } Platí Z n = {[0] n, [1] n, [2] n,..., [n 2] n, [n 1] n }. Example Z 6 = {[0] 6, [1] 6, [2] 6, [3] 6, [4] 6, [5] 6 }.

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel.

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé =

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé,

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché =

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché = liché,

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché = liché, liché + liché =

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché = liché, liché + liché = sudé,

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché = liché, liché + liché = sudé, sudé sudé =

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché = liché, liché + liché = sudé, sudé sudé = sudé,

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché = liché, liché + liché = sudé, sudé sudé = sudé, sudé liché =

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché = liché, liché + liché = sudé, sudé sudé = sudé, sudé liché = sudé,

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché = liché, liché + liché = sudé, sudé sudé = sudé, sudé liché = sudé, liché liché =

Motivace ze Z 2 Máme Z 2 = {[0] 2, [1] 2 }, kde [0] 2 = {..., 4, 2, 0, 2, 4,... } je množina sudých čísel, [1] 2 = {..., 3, 1, 1, 3, 5,... } je množina lichých čísel. Při počítání se sudými s lichými čísly platí následující pravidla: sudé + sudé = sudé, sudé + liché = liché, liché + liché = sudé, sudé sudé = sudé, sudé liché = sudé, liché liché = liché.

Motivace ze Z 2 Toto lze realizovat pomocí sčítání a násobení na Z 2 následujícím způsobem: + [0] 2 [1] 2 [0] 2 [0] 2 [1] 2 [1] 2 [1] 2 [0] 2 [0] 2 [1] 2 [0] 2 [0] 2 [0] 2 [1] 2 [0] 2 [1] 2

Motivace ze Z 2 Toto lze realizovat pomocí sčítání a násobení na Z 2 následujícím způsobem: + [0] 2 [1] 2 [0] 2 [0] 2 [1] 2 [1] 2 [1] 2 [0] 2 [0] 2 [1] 2 [0] 2 [0] 2 [0] 2 [1] 2 [0] 2 [1] 2 Neboli: Součet libovolných dvou prvků z [0] 2 je vždycky prvek [0] 2, součet libovolného prvku [0] 2 s libovolným prvkem [1] 2 je vždy prvek [1] 2, atd.

Operace na zbytkových třídách Toto lze zobecnit na zbytkové třídy podle libovolného modulu: Theorem Bud n přirozené číslo. Vztahy [a] n + [b] n = [a + b] n, [a] n [b] n = [a b] n definují korektně operace + a na množině Z n. Proof:

Operace na zbytkových třídách Toto lze zobecnit na zbytkové třídy podle libovolného modulu: Theorem Bud n přirozené číslo. Vztahy [a] n + [b] n = [a + b] n, [a] n [b] n = [a b] n definují korektně operace + a na množině Z n. Proof: Ukážeme, že když [a] n = [c] n a [b] n = [d] n, pak [a + b] n = [c + d] n, [a b] n = [c d] n.

Grupa zbytkových tříd Theorem Dvojice (Z n, +) tvoří komutativní grupu pro libovolné přirozené číslo n. Proof:...

Pologrupa zbytkových tříd Theorem Dvojice (Z n, ) tvoří komutativní pologrupu s jednotkovým prvkem pro libovolné přirozené číslo n. Proof:...

Inverze v (Z n, ) Theorem Bud n přirozené číslo a a celé číslo. Zbytková třída [a] n Z n má inverzi v (Z n, ) právě tehdy když čísla a, n jsou nesoudělná. Proof:...

Nějaké příklady Rozhodněte, zda prvek [35] 37 má inverzi v (Z 37, ). Pokud ano, najděte ji.

Nějaké příklady Rozhodněte, zda prvek [35] 37 má inverzi v (Z 37, ). Pokud ano, najděte ji. Rozhodněte, zda prvek [12] 52 má inverzi v (Z 52, ). Pokud ano, najděte ji.

Grupa zbytkových tříd Theorem Bud n prvočíslo a symbolem Z n označme množinu všech nenulových zbytkových tříd podle modulu n, t.j. Pak (Z n, ) je grupa. Proof:... Z n = {[1] n, [2] n,..., [n 2] n, [n 1] n }.

1 Dělitelnost 2 Grupy zbytkových tříd 3 Jedna z mnoha aplikací zbytkových tříd Hammingovy kódy

Kódování Přenášíme-li zprávu nějakým kanálem, v němž je šum, může dojít ke zkreslení zprávy. Kódování umožňuje odhalit, zda ke zkreslení došlo nebo dokonce opravit chyby. Efektivní kód by měl umět opravovat chyby (s určitou pravděpodobností), neměl být náročný (například by neměl výrazně prodlužovat vysílanou zprávu). Efektivní kódy opravující chyby lze získat pomocí konečných grup.

Hammingovy kódy Uvedeme dva příklady, které využívají Z 2. Budeme předpokládat, že zpráva se skládá ze čtyřciferných čísel složených pouze z cifer 1 a 0. Jedná se o speciální případy kódů, které vymyslel americký matematik Richard Hamming v roce 1950. Jedná se o tzv. lineární kódy.

První příklad Uvažujme matici 1 0 1 0 1 0 1 H = 0 1 1 0 0 1 1. 0 0 0 1 1 1 1 Mějme a, b, c, d Z 2 a necht abcd je slovo, které chceme přenést. Vytvořme vektor kde x, y, z Z 2 jsou takové, že C = ( x y a z b c d ) T, x + a + b + d = 0 y + a + c + d = 0 z + b + c + d = 0. Tedy platí H C = 0, kde součin matic uvažujeme nad Z 2, t.j. sčítáme a násobíme v Z 2.

První příklad Místo abcd přenesme xyazbcd. Předpokládejme, že příjemce dostane vektor R. Mohou nastat tyto možnosti:

První příklad Místo abcd přenesme xyazbcd. Předpokládejme, že příjemce dostane vektor R. Mohou nastat tyto možnosti: R = C... Pak H R = 0.

První příklad Místo abcd přenesme xyazbcd. Předpokládejme, že příjemce dostane vektor R. Mohou nastat tyto možnosti: R = C... Pak H R = 0. R se liší od C v jedné cifře... Pak H R = některý sloupec matice H. Navíc poloha sloupce určuje pozici, ve které nastala chyba. Protože sloupce H jsou navzájem různé, příjemce to zjistí jednoznačně.

První příklad Místo abcd přenesme xyazbcd. Předpokládejme, že příjemce dostane vektor R. Mohou nastat tyto možnosti: R = C... Pak H R = 0. R se liší od C v jedné cifře... Pak H R = některý sloupec matice H. Navíc poloha sloupce určuje pozici, ve které nastala chyba. Protože sloupce H jsou navzájem různé, příjemce to zjistí jednoznačně. R se liší od C ve více cifrách... Pak H R = součet několika sloupců matice H. Ten může být nulový, nebo roven nějakému sloupci z H. Příjemce nezjistí nic.

Jak to funguje? Označme E := R C rozdíl mezi přijatou a vyslanou zprávou. Pro R = C + E pak platí H R = H C + H E = 0 + H E = H E.

Jak to funguje? Označme E := R C rozdíl mezi přijatou a vyslanou zprávou. Pro R = C + E pak platí H R = H C + H E = 0 + H E = H E. Pokud R = C, pak E je nulový vektor a H R = H E = 0.

Jak to funguje? Označme E := R C rozdíl mezi přijatou a vyslanou zprávou. Pro R = C + E pak platí H R = H C + H E = 0 + H E = H E. Pokud R = C, pak E je nulový vektor a H R = H E = 0. Pokud R se liší od C v jedné cifře, pak E je vektor, který má jedničku na místě, kde se stala chyba, jinak samé nuly. Pak z vlastností násobení matic plyne, že H R = H E se rovná sloupci, ve kterém nastala chyba.

Jak to funguje? Označme E := R C rozdíl mezi přijatou a vyslanou zprávou. Pro R = C + E pak platí H R = H C + H E = 0 + H E = H E. Pokud R = C, pak E je nulový vektor a H R = H E = 0. Pokud R se liší od C v jedné cifře, pak E je vektor, který má jedničku na místě, kde se stala chyba, jinak samé nuly. Pak z vlastností násobení matic plyne, že H R = H E se rovná sloupci, ve kterém nastala chyba. Pokud R se liší od C ve více cifrách, pak E je vektor, který má jedničku na všech místech kde se stala chyba, jinak samé nuly. Pak z vlastností násobení matic plyne, že H R = H E je rovno součtu sloupců z H, jejichž poloha odpovídá poloze jedniček v E, t.j. poloze chyb. Ten může být nulový, nebo roven sloupci z H.

První příklad Příjemce dekóduje následujícím způsobem: Vypočítá H R. Je-li výsledek nulový, cifra je předána správně. Je-li nenulový, změní cifru na indikovaném místě. Pokud není víc než jedna chyba v cifře, pak příjemce dostal správnou zprávu.

Druhý příklad Uvažujme matici 1 1 1 1 1 1 1 1 H = 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1. 0 0 0 0 1 1 1 1 Mějme a, b, c, d Z 2 a necht abcd je slovo, které chceme přenést. Vytvořme vektor tak, aby H C = 0. C = ( w x y a z b c d ) T,

Druhý příklad Označme R vektor, který dostal příjemce. Nastanou tyto možnosti:

Druhý příklad Označme R vektor, který dostal příjemce. Nastanou tyto možnosti: R = C... Pak H R = 0.

Druhý příklad Označme R vektor, který dostal příjemce. Nastanou tyto možnosti: R = C... Pak H R = 0. R se liší od C v jedné cifře... Opravíme ji jako v prvním příkladě.

Druhý příklad Označme R vektor, který dostal příjemce. Nastanou tyto možnosti: R = C... Pak H R = 0. R se liší od C v jedné cifře... Opravíme ji jako v prvním příkladě. R se liší od C ve dvou cifrách... Pak H R = součet dvou sloupců z H. Ten na prvním místě má 1 + 1 = 0 a není to tedy sloupec z H. Příjemce pozná chyby, ale neví, kde se nacházejí.