Løsningsforslag Øving 5 TMA4140 Diskret matematikk Høsten 2010



Like dokumenter
LØSNINGSFORSLAG SIF5015 DISKRET MATEMATIKK Onsdag 18. desember 2002

TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2018

Oversikt over det kinesiske restteoremet

Oversikt over kryptografi

Største felles divisor. (eng: greatest common divisors)

Øvingsforelesning 5. Binær-, oktal-, desimal- og heksidesimaletall, litt mer tallteori og kombinatorikk. TMA4140 Diskret Matematikk

Øvingsforelesning 4. Modulo hva er nå det for no? TMA4140 Diskret Matematikk. 24. og 26. september 2018

Oversikt over lineære kongruenser og lineære diofantiske ligninger

b) 17 går ikke opp i 84 siden vi får en rest på 16 når 84 deles med 17 c) 17 går opp i 357 siden

Repetisjon: høydepunkter fra første del av MA1301-tallteori.

Løysingsforslag til eksamen i MA1301-Talteori, 30/

LØSNINGSFORSLAG, SIF 5015, DISKRET MATEMATIKK 12. august 2003 Oppgave 1. La oss begynne med å bygge en ikke-deterministisk maskin:

QED 1 7. Matematikk for grunnskolelærerutdanningen. Bind 2. Fasit kapittel 1 Tallenes hemmeligheter

FASIT/LF FOR EKSAMEN TMA4140, H07

Dette brukte vi f.eks. til å bevise binomialteoremet. n i. (a + b) n = a i b n i. i=0

MA1301 Tallteori Høsten 2014 Oversikt over pensumet

MA1301 Tallteori Høsten 2014

Forelesning 14 torsdag den 2. oktober

Oversikt over kvadratiske kongruenser og Legendresymboler

Niels Henrik Abels matematikkonkurranse Løsninger

Forelesning 21 torsdag den 30. oktober

Euklids algoritmen. p t 2. 2 p t n og b = p s 1. p min(t 2,s 2 )

Oversikt over bevis at det finnes uendelig mange primtall med bestemte egenskaper

TALL. 1 De naturlige tallene. H. Fausk

Kryptering Kongruensregning Kongruensregning i kryptering Litteratur. Hemmelige koder. Kristian Ranestad. 9. Mars 2006

Forelesning 19 torsdag den 23. oktober

Diskret matematikk tirsdag 13. oktober 2015

KONTINUASJONSEKSAMEN I TMA4140 LØSNINGSFORSLAG

Posisjonsystemet FRA A TIL Å

Teorem 10 (Z n, + n ) er en endelig abelsk gruppe. 8. november 2005 c Vladimir Oleshchuk 35. Teorem 11 (Z n, ) er en endelig abelsk gruppe.

Eksamen i TMA4155 Kryptografi Intro Høst 2003 Løsningsskisse

Heltallsdivisjon og rest div og mod

Chapter 6 - Discrete Mathematics and Its Applications. Løsningsforslag på utvalgte oppgaver

Forelesning 24 mandag den 10. november

Forelesning 9 mandag den 15. september

KJENT OG UKJENT I ELEMENTÆR TALLTEORI. Dan Laksov KTH, Stockholm

Heltallsdivisjon og rest div og mod

LF, KONTINUASJONSEKSAMEN TMA

Relativt primiske tall

MA1301 Tallteori Høsten 2014 Løsninger til Eksamen

Primtall. Et heltall p > 0 kalles et primtall hvis kun 1 og p går opp i p.

MAT1140: Kort sammendrag av grafteorien

Forelesning 20 mandag den 27. oktober

Løsningsforslag til eksamenen i MAT103, våren 2015

Eneboerspillet del 2. Håvard Johnsbråten, januar 2014

STØRRELSER OG TALL Om størrelser skriver Euklid i Bok 5: 1. En størrelse er en del av en annen størrelse, den mindre av den større når den måler (går

Eksamensoppgave i MA0301 Elementær diskret matematikk løsningsforslag

LO118D Forelesning 3 (DM)

Høyder på elliptiske kurver og faktorisering. Kristian Gjøsteen, NTNU Oppdatert 1. november 2002

Modulo-regning. hvis a og b ikke er kongruente modulo m.

Eksamen MAT H Løsninger

Matematikk 15 V-2008

Løsningsforslag Prøveeksamen i MAT-INF 1100, Høsten 2003

6 Kryptografi Totienten Eulers teorem Et eksempel på et bevis hvor Eulers teorem benyttes RSA-algoritmen...

ADDISJON FRA A TIL Å

3 Største felles faktor og minste felles multiplum

Matematikk for IT, høsten 2016

MAT 1140 Innføring i klassisk tallteori

Frankering og computer-nettverk

MIDTSEMESTERPRØVE I TMA4140 Diskret matematikk. 13. oktober 2017 Tid:

oppgaver fra abels hjørne i dagbladet

Eksempler på praktisk bruk av modulo-regning.

MA1301 Tallteori Høsten 2014 Oversikt over pensumet for midtsemesterprøven

Tallinjen FRA A TIL Å

1 Primtall og divisorer

Fasit - det står en sort prikk bak riktig svar. (NB! Rekkefølgen på oppgavesettene varierte).

MAT 4000 Innføring i klassisk tallteori

Emne 12 Mengdelære. ( bokstaven g er ikke et element i mengden B ) Betyr: B er mengden av alle positive oddetall.

MIDTSEMESTERPRØVE I FAG TMA4140 DISKRET MATEMATIKK Mandag 20. oktober 2003 Tid : INSTRUKSJONER:

HVA BøR GYMNASLæRERE VITE OM PRIMTALL?

HJEMMEOPPGAVER (utgave av ):

VELKOMMEN TIL MAT-INF1100(L) Knut Mørken Rom 1033, Niels Henrik Abels hus

{(1,0), (2,0), (2,1), (3,0), (3,1), (3,2), (4,0), (4,1), (4,2), (4,3) } {(1,0), (1,1), (1,2), (1,3), (2,0), (2,2), (3,0), (3,3), (4,0)}

Kort innføring i polynomdivisjon for MAT 1100

KAPITTEL 10. EUKLIDS ALGORITME OG DIOFANTISKE LIGNINGER

Tall og algebra Matematikk Side 1 av 6

Tallregning Vi på vindusrekka

5. kurskveld på Ila. Måling, prosentregning og grunnleggende geometri

b) Hvis det er mulig å svare blankt (dvs. vet ikke) blir det 5 svaralternativer på hvert spørsmål, og dermed mulige måter å svare på.

Eksamensoppgave i TMA4140 Diskret matematikk

Tema. Beskrivelse. Husk!

oppgaver fra abels hjørne i dagbladet

Matematikk for IT. Prøve 1. Onsdag 18. september Løsningsforslag

Go with the. Niende forelesning. Mye matematikk i boka her ikke så komplisert, men mye å holde styr på.

Forelesning 1. Algoritmer, pseudokoder og kontrollstrukturer. Dag Normann januar Vi som skal undervise. Hva er diskret matematikk?

Løsningsforslag B = 1 3 A + B, AB, BA, AB BA, B 2, B 3 C + D, CD, DC, AC, CB. det(a), det(b)

Il UNIVERSITETET I AGDER

MAT1030 Diskret matematikk

Niels Henrik Abels matematikkonkurranse Finale Løsninger

MAT 1140 Innføring i klassisk tallteori

Forelesning 22 MA0003, Mandag 5/ Invertible matriser Lay: 2.2

Forberedelseskurs i matematikk

QED Matematikk for grunnskolelærerutdanningen. Bind 2. Fasit kapittel 2 Tallenes hemmeligheter

MAT1030 Diskret matematikk

Familiematematikk MATTEPAKKE 3. Trinn

MAT 100a - LAB 3. Vi skal først illustrerere hvordan Newtons metode kan brukes til å approksimere n-te roten av et positivt tall.

Legg merke til at summen av sannsynlighetene for den gunstige hendelsen og sannsynligheten for en ikke gunstig hendelse, er lik 1.

Niels Henrik Abels matematikkonkurranse

Niels Henrik Abels matematikkonkurranse Løsninger

MAUMAT644 ALGEBRA vår 2016 Første samling Runar Ile

Transkript:

Løsningsforslag Øving 5 TMA4140 Diskret matematikk Høsten 2010 1. a) Ingen andre tall enn en deler en, og en deler fire, så (1, 4) = 1 b) 1 c) 7 er et primtall og 7 er ikke en faktor i 41, så største felles divisor er 1. Vi kan også bruke Euklids algoritme: 41 = 7 5 + 6 7 = 6 + 1 d) Så største felles divisor er 1. e) Så største felles divisor er 3. f) La d = (4321, 1234). 42 = 5 8 + 2 5 = 2 2 + 1 432 = 21 20 + 12 21 = 12 + 9 12 = 9 + 3 9 = 3 3 4321 = 1234 + 619 så d 619 1234 = 619 + 615 så d 615 619 = 615 + 4 så d 4 615 = 4 153 + 3 så d 3 4 = 3 + 1 så d 1 så største felles divisor er 1. (Vi kunne for eksempel stoppet i den tredje ligningen, siden hvis d ikke var en så måtte vi ha at 2 delte 615, noe som jo ikke er tilfellet.) 1

2. I de tre første delene av denne oppgaven kan vi bruke arbeidet fra oppgave 1, henholdsvis del d, e og c. a) 1 = 5 2 2 = 5 (42 5 8) 2 = 17 5 2 42 Dermed kan vi ta s = 17 og t = 2. b) 3 = 12 9 = 2 12 21 = 2 432 41 21. Dermed har vi 6 = 4 432 82 21, så vi kan ta s = 4 og t = 82. c) Ved å regne som i oppgave a) får vi at 1 = 6 7 41. Ved å gange hver side med 8 får vi 8 = 48 7 8 41. Dermed kan vi ta s = 48 og t = 8. d) Vi bruker først Euklids algoritme for å finne d = (123456, 654321) for å se om ligningen i det hele tatt har løsninger. 654321 = 123456 5 + 37041 123456 = 37041 3 + 12333 37041 = 12333 3 + 42 12333 = 42 293 + 27 42 = 27 + 15 27 = 15 + 12 15 = 12 + 3 12 = 3 4 så største felles divisor er 3, så det er mulig å løse ligningen. ligningen går vi nå baklengs gjennom utregningene over. For å løse 3 = 15 12 = 15 (27 15) = 2 15 27 = 2(42 27) 27 = 2 42 3 27 = 2 42 3(12333 42 293) = 881 42 3 12333 = 881(37041 12333 3) 3 12333 = 881 37041 2646 12333 = 881 37041 2646(123456 37041 3) = 8819 37041 2646 123456 = 8819(654321 123456 5) 2646 123456 = 8819 654321 46741 123456 Dermed kan vi ta s = 46741 og t = 8819. (Dette ble en del arbeid, men tallene var jo også store. Du kan overbevise deg om hvor effektiv denne metoden er ved å prøve følgende. For å sjekke 2

om vi i det hele tatt kan løse ligningen må vi finne største felles divisor. Den eneste alternative metoden vi kan for dette er primtallsfaktorisering. Du kan jo prøve det på disse tallene. Deretter, selv om vi nå vet at vi har en løsning, hvordan vil du finne den uten denne metoden??) 3. Vi kan finne en løsning S og T som i oppgaven over. Denne fremgangsmåten gir S = 2 og T = 5. La nå s og t være en løsning (vi vet dette er oppfyllt for minst et par, nemlig s = S og t = T ). Da har vi 42s + 17t = 1 42S + 17T = 1 Dette gir oss 42s + 17t = 42S + 17T, som kan omskrives som s S = 17 (t T ). Siden vi bare har med heltall å gjøre, og siden 17 og 42 er relativt primiske (m.a.o. de har ingen felles faktor) så ser vi at t T må være 42 delelig med 42, m.a.o. det finnes et heltall k slik at t T = 42k. Ved å gjøre tilsvarende arbeid finner vi at det finnes et heltall l slik at s S = 17l. Setter vi disse to tingene inn i ligningene finner vi at vi må ha l = k. Dermed er løsningene s = 2 17l og t = 5 + 42l. 4. 29 er et primtall og 29 deler ikke 7. Dermed forteller Fermats lille setning oss at 7 28 1 (mod 29). Siden (7 28 ) 3 = 7 84 gir dette 7 84 1 (mod 29), så 7 89 7 5 (mod 29). M.a.o. 7 89 mod 29 = 7 5 mod 29. 7 5 = 16807 og 16807 = 579 29 + 16. Dermed har vi 7 89 mod 29 = 16. Alternativ løsning: Vi bruker algoritme 5, s. 176 i boken. Vi bruker samme notasjon som i boken, og starter med x = 1 og power = 7 mod 29 = 7. Siden 89 = (1011001) 2 har vi: i = 0 : a 0 = 1, så x = 1 7 mod 29 = 7 og power = 7 2 mod 29 = 20; i = 1 : a 1 = 0, så x = 7 og power = 20 2 mod 29 = 23; i = 2 : a 2 = 0, så x = 7 og power = 23 2 mod 29 = 7; i = 3 : a 0 = 1, så x = 7 7 mod 29 = 20 og power = 7 2 mod 29 = 20; i = 4 : a 0 = 1, så x = 20 20 mod 29 = 23 og power = 20 2 mod 29 = 23; i = 5 : a 0 = 0, så x = 23 og power = 23 2 mod 29 = 7; i = 6 : a 0 = 1, så x = 23 7 mod 29 = 16. Dermed er 7 89 mod 29 = 16. 5. 3

a) Euklids algoritme gir 23 = 19 + 4 1 = 4 3 19 = 4 4 + 3 = 4 (19 4 4) = 5 4 19 4 = 3 + 1 = 5(23 19) 19 = 5 23 6 19. Fra dette ser vi at 6 er en invers til 19 modulo 23. b) 38 er ikke relativt primisk 19 (det er faktisk et multiplum av 19), så det er ikke mulig å finne en slik invers. c) I oppgave 2 så vi at 123456 og 654321 ikke er relativt primiske, så det finnes ingen slik invers. d) Går vi baklengs gjennom utregningene i 1.d) får vi 1 = 17 5 2 42. Vi ser fra dette at 17 er en invers til 5 modulo 42. e) 42 er kongruent med 2 modulo 5, derfor finner vi heller en invers til 2 modulo 5. Vi ser at 3 er en slik invers siden 2 ganger 3 er 6, som igjen er kongruent med 1 modulo 5. 6. a) Vi ser lett at vi kan ta x = 2. Vi kan evt. bruke metodene under b) La oss starte med å finne en invers til 2 modulo 11. Vi ser at 6 er en slik invers siden 6 ganger 2 er 12 som er kongruent med 1 modulo 11. Hvis vi ganger dette med 5 får vi at 2 ganger 6 ganger 5 er kongruent med 5 modulo 11. Vi kan med andre ord ta x = 5 6 = 30 evt. x = 8 siden 8 og 30 er kongruente modulo 11. c) Vi starter med å bytte ut 14 med 3, siden disse er kongruente modulo 11. Dermed ser vi lett at x = 1 gir en løsning. 7. Vi starter med å observere at 14 er kongruent med 7 modulo 7. Altså må vi finne løsninger til ligningen 27x 0 (mod 7). Dette betyr at 27x må være et multiplum av 7. Siden 7 er et primtall og ikke er en faktor i 27 følger det at dette skjer hvis og bare hvis x er et multiplum av 7, m.a.o. x = 7k, k heltall, er alle løsningene. 8. a) Vi starter med å finne en invers, y 1, til 78 modulo 7. Vi kan f.eks. ta y 1 = 1 (hvorfor?). Deretter setter vi x 1 = 3 78 1. Dette gir et tall som passer i den første ligningen og som er null i den andre. Tilsvarende finner vi at -11 er en invers til 7 modulo 78, og at x 2 = 2 7 ( 11) er en løsning i den andre ligningen og null i den første. Dermed er x = x 1 + x 2 = 234 154 = 80 en løsning. Fra den kinesiske restsetningen får vi at x = 80 + 546k, k heltall, er alle løsningene (78 ganger 7 er 546.) 4

b) 2 er en invers til 396 modulo 7, 1 er en invers til 693 modulo 4, 5 er en invers til 308 modulo 9 og 1 er en invers til 252 modulo 11. Hvis vi dermed tar x 1 = 3(2 396) = 2376 x 2 = 2 693 = 1386 x 3 = 2(5 308) = 3080 x 4 = 5(( 1) 252) = 1260 så vil den første passe i den første ligningen og være null alle andre steder, den andre passer i den andre ligningen og er null alle andre steder, og så videre. Vi får en løsning x = 5582. Fra den kinesiske restsetningen vet vi at denne løsningen er entydig modulo 2772, så vi får at x = 38 + 2772k, k heltall, er alle løsningene. c) I stedet for 48 kan vi bruke 2 og i stedet for 45 kan vi bruke -1. Ligningene blir da 2x 3y 1 (mod 23) (1) 3x 1y 3 (mod 23) (2) Trekk tre ganger den andre ligningen fra den første, og gang resultatet med -1 på hver side. Dette gir oss 7x 8 (mod 23). Ved å finne en invers til 7 modulo 23 og gange med 8 får vi (10 er en slik invers) at vi kan ta x = 80 som igjen er kongruent med 11 modulo 23. 23 og 48 er relativt primiske, så x = 11 + 23k vil være alle muligheter for x. Setter vi dette inn ser vi at vi får 3y 21 (mod 23), så vi får at y = 7 + 23l. 5.2.16 Vi kan anvende duehullprinsippet ved å gruppere tallene i de par (delmengder) som adderes til 16, nemlig {1,15}, {3,13}, {5,11} og {7,9}. Dersom vi velger 5 tall fra mengden {1,3,5,7,9,11,13,15}, så må minst to av tallene komme fra samme delmengde, siden det kun er 4 delmengder. Så å velge ut 5 tall er tilstrekkelig for å garantere at summen av to av tallene er 16. Vi ser også at 4 eller færre tall ikke er nok, for da kan vi velge ett tall fra hver gruppe. 5.4.8 Ved binomialteoremet er koeffisienten ( ) 17 3 8 2 9 = 24310 6561 512 = 81, 662, 929, 920. 9 5.4.22 a) Vi viser at begge sider av ligningen teller de samme objektene. La X være en mengde med n elementer, og la A, B være disjunkte delmengder av X med henholdsvis k, r k elementer. Venstre side av ligningen 5

gir oss antall måter vi kan velge ut disse delmengdene på, nemlig produktet av antall måter vi kan velge ut r elementer som skal være med i A B og antall måter man kan velge ut k elementer av disse som skal være med i A. Høyre siden gir oss også antall måter å velge ut delmengdene A, B på, nemlig produktet av antall måter vi kan velge ut k elementer til A og antall måter å velge ut r k elementer til B fra de gjenværende elementene i X. b) Venstre side kan skrives som ( )( ) n r = r k n! r!(n r)! og høyre side kan skrives som ( )( ) n n k = k r k n! k!(n k)! Så venstre og høyre side av ligningen er lik. r! k!(r k)! = n! k!(n r)!(r k)!, (n k)! (r k)!(n r)! = n! k!(n r)!(r k)!. 6