Historie matematiky a informatiky Cvičení 4

Podobné dokumenty
Historie matematiky a informatiky 2 8. přednáška

Matematika pro informatiku 12

Historie matematiky a informatiky Cvičení 1

Historie matematiky a informatiky Cvičení 2

Historie matematiky a informatiky 2 7. přednáška

Matematika pro informatiku 10

Dokonalá čísla, zvláště to páté

Kód trezoru 1 je liché číslo.

Historie matematiky a informatiky

Historie matematiky a informatiky

Abundantní čísla. J. Nečas

Prvočísla a čísla složená

Prvočísla, dělitelnost

becvar

Matematické algoritmy (11MAG) Jan Přikryl

Aplikace matematiky. aneb Nedokonalosti dokonalé matematiky

Matematické algoritmy (11MAG) Jan Přikryl. verze: :29

O dělitelnosti čísel celých

O dělitelnosti čísel celých

Úvod do kryptologie. 6. března L. Balková (FJFI ČVUT v Praze) Primality Testing and Factorization 6. března / 41

Historie matematiky a informatiky 2 1. přednáška 24. září Doc. RNDr. Alena Šolcová, Ph.D. Katedra aplikované matematiky FIT ČVUT v Praze

Dělitelnost čísel, nejmenší společný násobek, největší společný dělitel

Úvod RSA Aplikace, související témata RSA. Ing. Štěpán Sem Festival Fantazie, Štěpán Sem

Co víme o přirozených číslech

Diskrétní matematika 1. týden

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

Jak funguje asymetrické šifrování?

Největší společný dělitel

Prvočísla: 2, 3, 5, 7, 11, 13,... Základní věta aritmetiky. Jestliže. kde p 1 < p 2 < < p r, q 1 < q 2 < < q s jsou prvočísla a

Moravské gymnázium Brno s.r.o.

Moravské gymnázium Brno s.r.o.

LATINSKÉ ČTVERCE předložil LEONHARD EULER ( ) petrohradské akademii proslulou úlohu o 36 důstojnících:

Základy aritmetiky a algebry I

Digitální učební materiál

Svobodná chebská škola, základní škola a gymnázium s.r.o. Dušan Astaloš. samostatná práce, případně skupinová práce. pochopení znaků vztahů mezi čísly

Cykly a pole

Úvod do teorie dělitelnosti

Hlubší věty o počítání modulo

Dělitelnost přirozených čísel - opakování

8. RSA, kryptografie s veřejným klíčem. doc. Ing. Róbert Lórencz, CSc.

1. 1 P Ř I R O Z E N Á Č Í S L A

Riemannova hypotéza Martin Havlík 2. A

Fibonacciho čísla na střední škole

Matematika pro informatiku 2

Matematika IV - 3. přednáška Rozklady grup

6. Bez použití funkcí min a max zapište formulí predikátového počtu tvrzení, že každá množina

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Hlubší věty o počítání modulo

Hledání rekordně velkých prvočísel

Cvičení 1. Přednášející: Mgr. Rudolf B. Blažek, Ph.D. prof. RNDr. Roman Kotecký, DrSc.

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík

Aritmetické funkce. Pepa Svoboda

Modulární aritmetika, Malá Fermatova věta.

VLASTNOSTI GRAFŮ. Doc. RNDr. Josef Kolář, CSc. Katedra teoretické informatiky, FIT České vysoké učení technické v Praze. BI-GRA, LS 2010/2011, Lekce 5

Jihomoravske centrum mezina rodnı mobility. T-exkurze. Teorie c ı sel, aneb elektronicky podpis a s ifrova nı

Matematika pro informatiky

Logika III. RNDr. Kateřina Trlifajová PhD. Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologíı BI-MLO, ZS 2011/12

Důkazové metody v teorii čísel

MATEMATIKA 6. ROČNÍK. Sada pracovních listů CZ.1.07/1.1.16/

Historie matematiky. II

Kombinatorika. Irina Perfilieva. 19. února logo

Magické čtverce. Bára Kociánová

Matematika IV - 3. přednáška Rozklady grup

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

Matematika pro informatiku 4

pro každé i. Proto je takových čísel m právě N ai 1 +. k k p

Základy elementární teorie čísel

Matematika - Historie - 1

Pravděpodobnost a statistika

Kritéria dělitelnosti Divisibility Criterions

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Svobodná chebská škola, základní škola a gymnázium s.r.o. Dušan Astaloš. samostatná práce, případně skupinová práce. znaky dělitelnosti

Základy elementární teorie čísel

Matematika pro informatiku 1

z nich byla poprvé dokázána v 19. století velikány analytické teorie čísel (Pafnutij Lvovič Čebyšev, Charles-Jean de la Vallée Poussin a další).

MPI - 7. přednáška. Hledání inverzí v Z n. Rychlé mocnění modulo n. Lineární rovnice v Z + n. Soustavy lineárních rovnic v Z + n.

1. série. Iracionální čísla. Téma: Datumodeslání: Dokažte, že 0, (píšeme za sebou všechna přirozená čísla) je iracionální.

Ekvivalence. Základy diskrétní matematiky, BI-ZDM ZS 2011/12, Lekce 5

2.8.6 Čísla iracionální, čísla reálná

Lineární algebra : Lineární (ne)závislost

Kongruence. 2. kapitola. Kongruence a jejich základní vlastnosti

Trocha teorie Ošklivé lemátko První generace Druhá generace Třetí generace Čtvrtá generace O OŠKLIVÉM LEMÁTKU PAVEL JAHODA

Pomocný text. Polynomy

Programy na PODMÍNĚNÝ příkaz IF a CASE

Matematické důkazy Struktura matematiky a typy důkazů

Organizace. Zápočet: test týden semestru (pátek) bodů souhrnný test (1 pokus) Zkouška: písemná část ( 50 bodů), ústní část

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

Logika II. RNDr. Kateřina Trlifajová PhD. Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologíı BI-MLO, ZS 2011/12

Svobodná chebská škola, základní škola a gymnázium s.r.o. Dělitelnost Rozklad na součin prvočísel. Dušan Astaloš

Pokud není řečeno jinak, pro zápis čísel používáme desítkovou soustavu. V celé sérii jsou proměnné

Testování prvočíselnosti

Co víme o přirozených číslech

Maturitní témata profilová část

Neurčité rovnice. In: Jan Vyšín (author): Neurčité rovnice. (Czech). Praha: Jednota československých matematiků a fyziků, pp

56. ročník Matematické olympiády

RSA. Matematické algoritmy (11MA) Miroslav Vlček, Jan Přikryl. Ústav aplikované matematiky ČVUT v Praze, Fakulta dopravní. čtvrtek 21.

Kongruence. 1. kapitola. Opakování základních pojmů o dělitelnosti

Historický vývoj matematiky ve vyučování matematice v ZŠ

Zbytky a nezbytky Vazební věznice Orličky Kondr (Brkos 2010) Zbytky a nezbytky / 22

)(x 2 + 3x + 4),

Transkript:

Historie matematiky a informatiky Cvičení 4 Doc. RNDr. Alena Šolcová, Ph. D., KAM, FIT ČVUT v Praze 2014 Evropský sociální fond Investujeme do vaší budoucnosti Alena Šolcová

Čísla speciálních tvarů a jejich vlastnosti 1 Alena Šolcová

Čísla speciálních tvarů Dokonalá čísla (Perfect Numbers) Mersennova čísla (Mersenne Numbers) Spřátelená čísla (Amicable Numbers) Fermatova čísla (Fermat Numbers) Fibonacciova čísla atp. Speciální prvočísla palindromická, prvočísla Sophie Germainové. Vlastnosti Fermatových prvočísel, příklady aplikací. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 3

Dokonalá čísla Perfect Numbers Pýthagorejci 6 = 1 + 2 + 3 28 = 1 + 2 + 4 + 7 + 14 Definice: Kladné celé číslo n je dokonalé, je-li rovno součtu všech kladných dělitelů vyjma sebe sama. Řekové znali pouze 4 čísla: 6, 28, 496, 8128. Nikomachos z Gerasy (Introductio Arithmeticae) okolo 100 n.l. vytvořil matematickou teorii, zavedl čísla spřízněná (spřátelená), společenská, abundantní, deficientní. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 4

Vlastnosti dokonalých čísel n je dokonalé, když je počet kladných dělitelů σ (n) - n n je dokonalé, když σ (n) = 2n Hypotézy: 1. n té dokonalé číslo má právě n cifer. 2. Každé dokonalé číslo končí střídavě buď číslicí 6 nebo 8. Obě hypotézy jsou vyvráceny: Nemáme dokonalé číslo s 5 číslicemi P 5 = 33550336 = 2 12. 8191 = 4096. 8191 = 4096. (2 13 1) (nalezeno již v anonymním rukopisu v 15. století), P 6 = 8589869056 = 2 16. 131071 = 65536. 131071 = 65536. (2 17 1) (Cataldi, 1603) Obě dokonalá čísla po sobě následující končí číslicí 6. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 5

Obecný tvar dokonalého čísla Eukleidés dokazuje: 1 + 2 + 2 2 + 2 3 + + 2 k-1 = p je prvočíslo, pak 2 k-1 p je dokonalé číslo (nutně sudé). IX. Kniha Základy Příklady: 1 + 2 + 4 = 7 je prvočíslo, tedy 4. 7 = 28 je dokonalé. Eukleidés používá součet geometrické řady 1 + 2 + 2 2 + 2 3 + + 2 k-1 = 2 k 1 (lze najít ve starších pýthagorejských textech) Pak z toho plyne: Je-li 2 k 1 prvočíslo (k > 1), pak n = 2 k-1 (2 k 1) je dokonalé. Důkaz, že každé sudé dokonalé číslo je tohoto tvaru, až za 2000 let. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 6

Lemma Je- li a k 1 prvočíslo (a > 0, k 2), pak a = 2 a k je také prvočíslo. Příklady: Pro p = 2, 3, 5, 7 hodnoty 2 p 1 jsou prvočísla 3, 7, 31, 127. Pak 2 (2 2 1) = 6 2 2 (2 3 1 ) = 28 2 4 (2 5 1 ) = 496 2 6 (2 7 1 ) = 8128 jsou všechna dokonalá čísla. Ale platí to vždy? Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 7

Je vždy 2 p 1 prvočíslo? Mnoho matematiků si domnívalo, že odpověď je kladná. 1536 Hudalrichus Regius v Utriusque Arithmetices nalezl pěkný rozklad 2 11-1 = 2047 = 23. 89 Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 8

Poslední číslice sudého dokonalého čísla Věta: Sudé dokonalé číslo n končí číslicí 6 nebo 8, tj. n 6 (mod 10) nebo n 8 (mod 10). V důkazu se užije lemmatu a předcházející věty. Zadáme si dvě úlohy k zamyšlení: Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 9

Lámejte si hlavu L4, L5 L 3. Dokažte, že přirozené číslo n = 2 10 (2 11-1) není dokonalé číslo, tj. σ (n) 2n. (Návod: 2 11 1 = 23. 89.) L 4. Najdi dvě poslední cifry dokonalého čísla n = 2 19936 (2 19937 1) Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 10

Existuje liché dokonalé číslo? Jeden z nejstarších otevřených problémů! René Descartes NE James Joseph Sylvester, 2. pol. 19. stol. pochybuje, muselo by vyhovovat vysokému počtu požadavků. Pokud existuje, víme o něm: Bude mít nejméně 8 rozdílných prvočíselných dělitelů, z nichž jeden je větší než milión. Bude mít nejméně 300 číslic. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 11

Mersennova čísla Čísla tvaru M n = 2 n 1 tradičně nazýváme Mersennova podle P. Marina Mersenna. Pokud jsou čísla M n prvočísla, mluvíme o Mersennových prvočíslech. P. Marin Mersenne (1588 1648), člen řádu minimů, zakladatel Pařížské akademie, získal vzdělání v jezuitské koleji La Flèche jako René Descartes. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 12

Spřátelená čísla Amicable Numbers or Friendly Numbers Dvojice čísel, pro něž je součet dělitelů každého z nich roven druhému číslu. Nejmenší spřátelená čísla jsou 220 a 284. Součet dělitelů čísla 220 je: 1 + 2 + 4 + 5 + 10 + 11 + 20 + 22 + 44 + 55 + 110 = 284 Součet dělitelů čísla 284 je: 1 + 2 + 4 + 71 + 142 = 220 Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 13

Thabitova věta Thabit ibn Qurra, 9. století: Věta: Jsou-li 3 čísla p = 3. 2 n -1 1, q = 3. 2 n 1, r = 9. 2 2n -1 1 prvočísly, pak 2 n. p.q a 2 n r jsou spřátelená čísla. 1636 v dopise Mersennovi oznamuje Pierre de Fermat, že našel čísla 17 296 a 18 416 jako spřátelená čísla. 1638 v dopise Mersennovi píše René Descartes, že našel další dvojici použitím Thabitovy věty: 9363584 a 9437056. Fermat: n = 4, p = 23, q = 47, r = 1151, p, q, r jsou prvočísla. Descartes: n = 7, p = 191, q = 383, r = 73727, p, q, r jsou prvočísla. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 14

Další spřátelená čísla 18. století Leonhard Euler našel 64 dvojic spřátelených čísel. 2 dvojice byly později odhaleny jako nespřátelené. (1909, 1914). 1830 Adrien Maria Legendre nalezl další dvojici: 2 172 649 216 a 2 181 168 896. Dnes nalezeno více než 50 000 dvojic. Není známé pravidlo pro nalezení všech spřátelených dvojic. Euler položil otázku: Zda existuje dvojice spřátelených čísel, z níž jedno číslo je sudé a jedno liché. Odpověď není dosud známa. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 15

Nejspřátelenější čísla Most amicable numbers Obě čísla spřátelené dvojice jsou sudá a mají součet dělitelný 9. Příklad: 220 + 284 = 504 0 (mod 9). Nejmenší známá dvojice, která nemá tuto vlastnost, je 666030256 a 696630544. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 16

Deficientní a abundantní čísla Deficient Numbers and Abundant Numbers Čísla, která nejsou dokonalá, jsou deficientní nebo abundantní. Definice: Přirozené číslo je deficientní, je-li σ(n) < 2n. Přirozené číslo je abundantní, je-li σ(n) > 2n. Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 17

Deficientní a abundantní čísla Alena Šolcová, FIT CVUT v Praze 18