Läsanvisning till Discrete matematics av Norman Biggs - 5B1118 Diskret matematik

Relevanta dokument
Läsanvisning till Discrete matematics av Norman Biggs - 5B1118 Diskret matematik

Läsanvisning till Discrete matematics av Norman Biggs - 5B1118 Diskret matematik

1. (3p) Ett RSA-krypto har parametrarna n = 77 och e = 37. Dekryptera meddelandet 3, dvs bestäm D(3). 60 = = =

Tal och polynom. Johan Wild

Mer om faktorisering

Matematiska Institutionen KTH. Lösning till några övningar inför lappskrivning nummer 5, Diskret matematik för D2 och F, vt09.

Övningshäfte 3: Polynom och polynomekvationer

10! = =

Föreläsning 3: Ekvationer och olikheter

Ändliga kroppar. Anna Boman. U.U.D.M. Project Report 2016:12. Department of Mathematics Uppsala University

Övningshäfte 6: 2. Alla formler är inte oberoende av varandra. Försök att härleda ett par av de formler du fann ur några av de övriga.

3. Bestäm med hjälpa av Euklides algoritm största gemensamma delaren till

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

Grupper och RSA-kryptering

POLYNOM OCH POLYNOMEKVATIONER

Denna uppdelning är ovanlig i Sverige De hela talen (Både positiva och negativa) Irrationella tal (tal som ej går att skriva som bråk)

Institutionen för matematik, KTH Mats Boij. Lösningsförslag till Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p 20 december, 2000

1. (3p) Ett RSA-krypto har de offentliga nycklarna n = 33 och e = 7. Dekryptera meddelandet 5. a b c d e. a a b c d e

Rekursionsformler. Komplexa tal (repetition) Uppsala Universitet Matematiska institutionen Isac Hedén isac

Lösning till tentamensskrivning på kursen Diskret Matematik, moment B, för D2 och F, SF1631 och SF1630, den 1 juni 2011 kl

EXAMENSARBETEN I MATEMATIK

Euklides algoritm för polynom

Abstrakt algebra för gymnasister

x 23 + y 160 = 1, 2 23 = ,

Lösningsförslag till Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p 22 augusti, 2001

Kinesiska restsatsen

Polynom över! Till varje polynom hör en funktion DEFINITION. Grafen till en polynomfunktion

Vi börjar med en viktig definition som inte finns i avsnitt 3.4 i [EG], den formella definitionen av kongruens modulo n:

Manipulationer av algebraiska uttryck

Lite om räkning med rationella uttryck, 23/10

Gaussiska heltal. Maja Wallén. U.U.D.M. Project Report 2014:38. Department of Mathematics Uppsala University

Entydig faktorisering och Fermats stora sats i fallet n = 3

POLYNOM OCH EKVATIONER. Matematiska institutionen Stockholms universitet Experimentupplaga 2003 Eftertryck förbjudes eftertryckligen

MA2047 Algebra och diskret matematik

SF1624 Algebra och geometri

Sidor i boken , , 3, 5, 7, 11,13,17 19, 23. Ett andragradspolynom Ett tiogradspolynom Ett tredjegradspolynom

Symbolisk integrering av rationella funktioner

29 Det enda heltalet n som satisfierar båda dessa villkor är n = 55. För detta värde på n får vi x = 5, y = 5.

Lösningsförslag till Tentamen i 5B1118 Diskret matematik 5p 14 augusti, 2002

Polynomekvationer (Algebraiska ekvationer)

MA2047 Algebra och diskret matematik

Hela tal LCB 1999/2000

14 september, Föreläsning 5. Tillämpad linjär algebra

SJÄLVSTÄNDIGA ARBETEN I MATEMATIK

1 Addition, subtraktion och multiplikation av (reella) tal

Linjär algebra. Lars-Åke Lindahl

1. (a) Lös ekvationen (2p) ln(x) ln(x 3 ) = ln(x 6 ). (b) Lös olikheten. x 3 + x 2 + x 1 x 1

Gausselimination fungerar alltid, till skillnad från mer speciella metoder.

Material till kursen SF1679, Diskret matematik: Lite om kedjebråk. 0. Inledning

Lösningar till Algebra och kombinatorik

Några satser ur talteorin

Moment 1.15, 2.1, 2.4 Viktiga exempel 2.2, 2.3, 2.4 Övningsuppgifter Ö2.2ab, Ö2.3. Polynomekvationer. p 2 (x) = x 7 +1.

Definitionsmängd, urbild, domän

TATM79: Föreläsning 1 Notation, ekvationer, polynom och olikheter

MA2047 Algebra och diskret matematik

MATRISTEORI. Pelle Pettersson MATRISER. En matris är ett rektangulärt schema med tal, reella eller komplexa, vilka kallas matrisens

Exempel. Komplexkonjugerade rotpar

TATM79: Föreläsning 1 Notation, ekvationer, polynom och summor

SF2703 Algebra grundkurs Lösningsförslag med bedömningskriterier till tentamen Måndagen den 9 mars 2009

Studiehandledning till linjär algebra Avsnitt 1

Sats 2.1 (Kinesiska restsatsen) Låt n och m vara relativt prima heltal samt a och b två godtyckliga heltal. Då har ekvationssystemet

15 september, Föreläsning 5. Tillämpad linjär algebra

Ekvationer och olikheter

SF2703 Algebra grundkurs Lösningsförslag med bedömningskriterier till tentamen Fredagen den 5 juni 2009

Dockvetviattimånga situationer räcker inte de naturliga talen. För att kunna hantera negativa tal har de hela talen definierats:

Norm och QR-faktorisering

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik Sammanfattning, del II

Linjär Algebra M/TD Läsvecka 2

x2 6x x2 6x + 14 x (x2 2x + 4)

SJÄLVSTÄNDIGA ARBETEN I MATEMATIK

TATM79: Föreläsning 3 Komplexa tal

ger rötterna till ekvationen x 2 + px + q = 0.

EN KONCIS INTRODUKTION TILL RINGTEORI

MINNESANTECKNINGAR FÖR DELTAGARNA I WORKSHOP GRUPPER

SF1624 Algebra och geometri

M0043M Integralkalkyl och Linjär Algebra, H14, Integralkalkyl, Föreläsning 4

(A B) C = A C B C och (A B) C = A C B C. Bevis: (A B) C = A C B C : (A B) C = A C B C : B C (A B) C A C B C

Determinanter, egenvectorer, egenvärden.

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

1. Ange samtliga uppsättningar av heltal x, y, z som uppfyller båda ekvationerna. x + 2y + 24z = 13 och x 11y + 17z = 8.

Polynomekvationer. p 2 (x) = x x 3 +2x 10 = 0

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 3

Avsnitt 1, introduktion.

Föreläsningsanteckningar Linjär Algebra II Lärarlyftet

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 5

Definition Låt n vara ett positivt heltal. Heltalen a och b sägs vara kongruenta modulo n om n är en faktor i a-b eller med andra ord om. n (a-b).

Vi skalla främst utnyttja omskrivning av en matris för att löas ett system av differentialekvaioner. 2? Det är komplicerat att

Kapitel 2: De hela talen

LÖSNINGAR TILL UPPGIFTER TILL RÄKNEÖVNING 1

MATEMATISKA INSTITUTIONEN STOCKHOLMS UNIVERSITET Avd. Matematik Examinator: Daniel Bergh. Lösningsförslag Algebra och kombinatorik

Facit till Några extra uppgifter inför tentan Matematik Baskurs. x 2 x

TILLÄMPADE DISKRETA STRUKTURER. Juliusz Brzezinski och Jan Stevens

MA 11. Hur starkt de binder. 2 Reella tal 3 Slutledning 4 Logik 5 Mängdlära 6-7 Talteori 8 Diofantiska ekvationer 9 Fördjupning och kryptografi

För att räkna upp, numrera, räkna antal och jämföra används ofta naturliga tal. Med vår vanliga decimalnotation (basen 10) skrivs dessa

ALGEBRAISKA STRUKTURER. Juliusz Brzezinski

Här studera speciellt rationella funktioner, dvs kvoter av polynom, ex:.

Föreläsning 9: Talteori

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik Appendix, del II

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik II

Andragradspolynom Några vektorrum P 2

Transkript:

Läsanvisning till Discrete matematics av Norman Biggs - 5B1118 Diskret matematik Mats Boij 18 november 2001 15 Ringar, kroppar och polynom Det fjortonde kapitlet behandlar ringar. En ring har till skillnad från en grupp två operationer, + och. Rekommenderade uppgifter lättare svårare 15.1 15.2 1 3 15.3 2 15.4 1,3 4 15.5 1 15.6 1,2 3 15.7 6 3 15.8 1,2 15.9 1,2,5 17 15.1 Ringar Ringaxiomen bygger i stor grad vidare på gruppaxiomen och liknar i mångt och mycket axiomen för heltalen. Utöver att en ring är en abelsk grupp under addition är den associativ under multiplikation. Biggs säger här att den skall ha ett identitetselement för multiplikation, en etta, men det är inte alla ringar som har det, även om alla ringar som dyker upp i denna bok har det. Exempelvis har ringen av jämna heltal ingen etta, men uppfyller övriga ringaxiom. Det tredje kravet på en ring är att den skall uppfylla de distributiva lagarna. Eftersom multiplikationen inte i allmänhet är kommutativ måste vi ha en distributiv lag från vänster och en från höger. Exempel på ringar är förstås Z, R, Q, C och Z n, men vi skall snart stöta på andra ringar - polynomringar. 1

ring ring distributive laws distributiva lagar closure slutenhet associativity associativitet identity identitet 15.2 Inverterbara element i en ring Om det finns en etta i en ring kan vi prata om inverterbara element, de element som multiplicerade med något annat element blir ett. Eftersom elementen i en ring inte i allmänhet är inverterbara kan vi inte hoppas på att en ring skall vara en grupp under multiplikation. Nollan är exempelvis aldrig inverterbar. Däremot bildar mängden av inverterbara element i en ring R en grupp U(R), eller R. Att den kallas just U(R) beror på att inverterbara element också kallas enheter (eng. units). invertible inverterbar inverse invers 15.3 Kroppar Om alla element utom nollan är inverterbara och dessutom multiplikationen är kommutativ kallas ringen för en kropp. Här har det svenska och det engelska namnet inte mycket med varandra att göra. Det är bara att hålla reda på att det svenska kropp svarar mot engelskans field. I en kropp pratar vi om den additiva och den multiplikativa gruppen. I det senare fallet måste vi ta bort nollan, eftersom den inte är inverterbar. Det viktigaste exemplet på en kropp i den här kursen är Z p när p är ett primtal. Vi har sedan tidigare sett att alla element utom nollan är inverterbara i detta fall, och multiplikationen är kommutativ. Exemplet som ges i avsnittet använder matriser, men vi skulle lika gärna kunna byta ut matriserna mot uttryck a + ib, där a och b ligger i en kropp F, exempelvis Z 3 eller Z 5, och i uppfyller i 2 = 1, precis som när vi definierar de komplexa talen från de reella. Vi får att S 2 (F ) bildar en kropp i de fall det inte finns någon kvadratrot ur 1 i kroppen F som vi börjar med. Därmed får vi kroppen C om vi börjar med de reella talen, men vi får inte någon ny kropp om vi börjar med de komplexa talen. Eftersom dfet inte finns någon kvadratrot ut 1 i Z 3 får vi på detta sätt en kropp med nio element. Det är det första exemplet vi ser på en ändlig kropp som inte är Z p för något primtal. 2

field kropp additive group additiv grupp multiplicative group multiplikativ grupp 15.4 Polynom Polynom har vi sett tidigare i exempelvis Matematik I. Det fanns då polynom med reella koefficienter och polynom med komplexa koefficienter. Vi kan använda poynom med koefficienter i en valfri ring R, men det är bara när R är en kroppp som vi får de resultat vi är vana vid när det gäller rötter och faktorer. Därför skall vi koncentrera oss på det fallet när koefficienterna ligger i en kropp. Den ledande koefficienten i ett polynom p(x) är koefficienten för den term i polynomet som har högst grad, dvs högst potens av x. Om den ledande koefficienten är 1 kallas polynomet moniskt, eller monärt. Sådana polynom är trevliga att handskas med när vi skall dividera med dem. polynomial polynom leading coefficient ledande koefficient monic monärt, moniskt 15.5 Divisionsalgoritmen för polynom Divisionalgoritmen som vi lärt oss för polynom med reella eller komplexa koefficienter använder sig inte av något som hindrar oss från att göra likadant med polynom med koefficienter i en kropp. I själva verket kan vi använda koefficienter i en valfri ring så länge den ledande koefficienten i det polynom vi delar med är inverterbar, eller allra helst 1. För att kunna formulera satsen om kvot och rest vid division med polynom behöver vi veta vad graden för ett polynom p(x) är. Det är den högsta potens av x som förekommer. Vi får nu nästan precis samma sats som för division av heltal. Skillnaden blir att vi får att resten antingen är noll, och då har den ingen grad, eller så är graden för resten mindre än graden av det vi delar med. p(x) = q(x)s(x) + r(x) där r(x) = 0 eller gradr(x) < grads(x). degree grad quotient kvot remainder rest 3

15.6 Euklides algoritm för polynom När vi väl har divisionsalgoritmen precis som för heltal är steget inte långt till Euklides algoritm. Vi får en största gemensam delare mellan två polynom genom att använda Euklides algoritm och vi kan precis som för heltalen uttrycka den största gemensamma delaren mellan p(x) och q(x) som s(x)p(x) + t(x)q(x) för några polynom s(x) och t(x). divisor delare factor faktor grestest common divisor (gcd) största gemensamma delare (sgd) Euclidean algorithm Euklides algoritm 15.7 Faktorisering av polynom i teorin Analogin till primtal för polynom kallas irreducibla polynom. Det är polynom som inte är konstanta, och inte har någon icke-trivial faktorisering, dvs ingen faktorisering där inte ett av polynomen är konstant. Precis som för heltalen kan man visa att det finns en unik faktorisering av polynom med koefficienter över en kropp i irreducibla faktorer. Här kan vi inte bara kasta om ordningen mellan faktorerna, utan också multiplicera dem med konstanter. irreducible irreducibelt 15.8 Factorisering av polynom i praktiken Även om polynom i den här meningen inte är funktioner kan vi för varje polynom bilda en funktion genom att byta ut x mot element i kroppen där koefficienterna ligger. Vi får då ett sätt att tala om nollställen till polynom och vi har faktorsatsen precis som för vanliga polynom, dvs a är ett nollställe till p(x) precis om x a är en faktor i p(x). Det betyder att vi vid faktorisering av polynom kan finns linjära faktorer genom att sätta in olika värden istället för x. Sats 15.8.2 säger att ett polynom av grad n kan ha högst n nollställen. En skillnad mot vanliga polynom är att ett polynom nu kan ha nollställen överallt utan att vara nollpolynomet. Exempelvis är polynomet x(x + 1) noll för alla element i Z 2. Exemplet visar hur vi kan finna en faktorisering av ett fjärdegradspolynom i två irreducibla andragradspolynom. 4

linear factor linjär faktor evaluating evaluera, utvärdera polynomial function polynomfunktion factor theorem faktorsatsen root rot quadratic kvadratisk, andragradscubic kubisk, tredjegrads- 5