Curs 7. Definiţia II Un grup G este o mulţime, împreună cu o operaţie binară

Σχετικά έγγραφα
Curs 7. Definiţia II Un grup G este o mulţime, împreună cu o operaţie binară

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

1. Mulţimi. Definiţia mulţimii.

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

1 Corpuri finite. 1.1 Introducere. Reamintim mai intai

Criptosisteme cu cheie publică III

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Integrala nedefinită (primitive)

Curs 4. I.4 Grafuri. Grafuri orientate

Curs 1 Şiruri de numere reale

Curs 4 Serii de numere reale

riptografie şi Securitate

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Lucrare. Varianta aprilie I 1 Definiţi noţiunile de număr prim şi număr ireductibil. Soluţie. Vezi Curs 6 Definiţiile 1 şi 2. sau p b.

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Matrice. Determinanti. Sisteme liniare

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Curs 2 Şiruri de numere reale

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

Capitolul II. Grupuri. II.1. Grupuri; subgrupuri; divizori normali; grupuri factor

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

2 Transformări liniare între spaţii finit dimensionale

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

Spatii liniare. Exemple Subspaţiu liniar Acoperire (înfăşurătoare) liniară. Mulţime infinită liniar independentă

Orice izometrie f : (X, d 1 ) (Y, d 2 ) este un homeomorfism. (Y = f(x)).

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

Matematici în Criptografie. Adrian Atanasiu

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

Criterii de comutativitate a grupurilor

Capitolul 4 PROPRIETĂŢI TOPOLOGICE ŞI DE NUMĂRARE ALE LUI R. 4.1 Proprietăţi topologice ale lui R Puncte de acumulare

Toate subiectele sunt obligatorii. Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. Se acordă din oficiu 10 puncte. SUBIECTUL I.

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Esalonul Redus pe Linii (ERL). Subspatii.

Aritmetică în domenii de integritate şi teoria modulelor. Note de curs

O generalizare a unei probleme de algebră dată la Olimpiada de Matematică, faza judeţeană, 2013

Lectia VI Structura de spatiu an E 3. Dreapta si planul ca subspatii ane

Spaţii vectoriale. Definiţia 1.1. Fie (K, +, ) un corp şi (V, +) un grup abelian.

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

CURS 5 Spaţii liniare. Spaţiul liniar R n

Subiecte Clasa a VII-a

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

TIBERIU DUMITRESCU ALGEBRA 1. Bucureşti, 2006

1.3 Baza a unui spaţiu vectorial. Dimensiune

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

(Îndrumar pentru examenul licenţă valabil începând cu sesiunea de finalizare a studiilor iulie 2013)

riptografie şi Securitate

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

1 Preliminarii. M 3, (a b) c = a (b c) (notăm a b c, obţinând astfel şi x 1 x 2... x n

CURS 11: ALGEBRĂ Spaţii liniare euclidiene. Produs scalar real. Spaţiu euclidian. Produs scalar complex. Spaţiu unitar. Noţiunea de normă.

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

Subiecte Clasa a VIII-a

Rădăcini primitive modulo n

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

POLINOAME ŞI ECUAŢII ALGEBRICE. Universitatea Babeş-Bolyai Facultatea de Matematică şi Informatică

Algebră liniară CAPITOLUL 3

Funcţii Ciudate. Beniamin Bogoşel

z a + c 0 + c 1 (z a)

Varietăţi algebrice. 1.1 Definiţia spaţiului proiectiv şi primele proprietăţi

Examen AG. Student:... Grupa:... ianuarie 2011

Aritmetică. 1 Mulţimea numerelor naturale

Vectori liberi Produs scalar Produs vectorial Produsul mixt. 1 Vectori liberi. 2 Produs scalar. 3 Produs vectorial. 4 Produsul mixt.

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

f(x) = l 0. Atunci f are local semnul lui l, adică, U 0 V(x 0 ) astfel încât sgnf(x) = sgnl, x U 0 D\{x 0 }. < f(x) < l +

Geometrie computationala 2. Preliminarii geometrice

CONCURS DE ADMITERE, 17 iulie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Modulul 1 MULŢIMI, RELAŢII, FUNCŢII

Contract POSDRU/86/1.2/S/ POSDRU ID * Bucureşti 2012

Prof. univ. dr. Ion CRĂCIUN Departamentul de Matematică Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iaşi CALCUL DIFERENŢIAL

CURS VII-IX. Capitolul IV: Funcţii derivabile. Derivate şi diferenţiale. 1 Derivata unei funcţii. Interpretarea geometrică.

SUBGRUPURI CLASICE. 1. SUBGRUPURI recapitulare

Principiul incluziunii si excluziunii. Generarea şi ordonarea permutărilor. Principiul porumbeilor. Pri

Nicolae Cotfas ELEMENTE DE EDITURA UNIVERSITĂŢII DIN BUCUREŞTI

Introducere 3. I. Algebră şi Geometrie 4. 1 Structuri algebrice: monoizi, grupuri, inele, corpuri 5. 2 Polinoame 44

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a XII-a. Volumul I: ALGEBRĂ. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

Să se arate că n este număr par. Dan Nedeianu

INTERPOLARE. y i L i (x). L(x) = i=0

3.1. Ecuaţii de gradul întâi Inecua tii de gradul întâi Modul unui număr real... 9

SEMINAR TRANSFORMAREA FOURIER. 1. Probleme

III. Reprezentarea informaţiei în sistemele de calcul

Principiul Inductiei Matematice.

CURS XI XII SINTEZĂ. 1 Algebra vectorială a vectorilor liberi

DEFINITIVAT 1993 PROFESORI I. sinx. 0, dacă x = 0

Algebră liniară CAPITOLUL 1

8 Intervale de încredere

Ecuatii exponentiale. Ecuatia ce contine variabila necunoscuta la exponentul puterii se numeste ecuatie exponentiala. a x = b, (1)

Demonstraţie: Să considerăm polinomul {f(x)} asociat cuvântului - cod: f(x) = h(1) + h(α)x h(α n 1 )X n 1 = a 0 (1 + X + X

MARCAREA REZISTOARELOR

T R A I A N ( ) Trigonometrie. \ kπ; k. este periodică (perioada principală T * =π ), impară, nemărginită.

Transcript:

Curs 7 II.3 Grupuri II.3.1 Definiţie. Exemple Definiţia II.3.1.1. Un grup G este o mulţime, împreună cu o operaţie binară pe G, notată : G G G, (x, y) x y, astfel încât: (G1) (Asociativitate) (x y) z = x (y z), ( )x, y, z G; (G2) (Element neutru) ( )e G astfel încât x e = e x = x ( )x G; (G3) (Inversabilitate) ( )x G( )x 1 G astfel încât x x 1 = x 1 x = e. Dacă în plus are loc: (G4) (Comutativitate) x y = y x, ( )x, y G, spunem că G este abelian sau comutativ. Exemplul II.3.1.2. (i) (Z, +) şi (Z n, +) sunt grupuri abeliene. (ii) (Z, ) şi (Z n, ) sunt doar monoizi. Dar pentru orice monoid M, mulţimea elementelor inversabile formează un grup, notat U(M). În particular, avem: U(Z) = { 1, 1}, grup multiplicativ cu 2 elemente, U(Z n ) = {ˆk Z n (k, n) = 1} grup cu φ(n) elemente. Merită reamintită aici metoda de determinare al inversului unui element ˆk U(Z n ). Acesta se bazează pe următoarele observaţii: fiind date două numere întregi a, b Z, cel mai mare divizor comun al acestora este (a, b) = d ( )k, l Z, ak + bl = d. De asemenea, (a, b) = (a, b a). De exemplu, să determinăm inversul lui ˆ3 în U(Z 47 ). Avem (3, 47) = 1, obţinut prin algoritmul lui Euclid astfel: 47 = 3 15 + 2 3 = 2 1 + 2 1

CC-Matematică 2 2 de unde rezultă că 1 = 3 2 1 = 3 (47 3 15) 1 = 3 47 1 + 3 15 1 = 3 16 47 1 Trecând la clase de resturi modulo 47, obţinem Deci (ˆ3) 1 = ˆ16. ˆ1 = ˆ3 ˆ16 ˆ0 ˆ1 = ˆ3 ˆ16 (iii) (M n (R), +) este grup abelian, dar (M n, (R), ) este doar monoid. De fapt, U(M n (R)) = {A M n (R) deta 0} (şi se notează de obicei cu GL n, grupul general liniar de ordin n). (iv) Fie X o mulţime şi (X X, ) monoidul funcţiilor definite pe X cu valori tot în mulţimea X. Atunci U(X X ) = {f : X X f bijecţie }. Acest grup se mai notează şi cu S X. Reamintim că o funcţie bijectivă se mai numeşte şi permutare. Avem deci (S X,, 1 X ) grupul permutărilor mulţimii X (grup necomutativ dacă X > 2). Dacă X este finită, X = n, atunci S X se mai notează şi S n şi S n = n!. Cazul n = 3: putem considera X = {1, ( 2, 3}; vom reprezenta ) o funcţie 1 2 3 bijectivă f : X X printr-un tabel. Se obţine f(1) f(2) f(3) astfel { (1 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) } 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 S 3 =,,,,, 1 2 3 2 1 3 3 2 1 1 3 2 2 3 1 3 1 2 ( ) ( ) ( ) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Notând 1 =, f = şi g =, atunci 1 2 3 ( 2 ) 1 3 ( 2 3 1 ) 1 2 3 1 2 3 avem: f 2 = g 3 = 1, g 2 =, fg = g 3 1 2 2 f =, gf = ( ) 1 3 2 1 2 3 fg 2 =. 3 2 1 (v) Grupul diedral D n (grupul simetriilor poligonului regulat cu n laturi). Vom prezenta doar cazul n = 4: considerăm un pătrat împărţit în 4 părţi egale: 2 1. 3 4 Asupra acestui pătrat vom efectua următoarele transformări:

CC-Matematică 2 3 Rotaţii în sens trigonometric în jurul centrului pătratului: 2 1 R 0 : 3 4, R 1 4 90 : 2 3, R 4 3 180 : 1 2, R 3 2 270 : 4 1. Reflexii faţă de axele de simetrie: 1 2 S : 4 3, S 3 4 : 2 1, S 4 1 / : 3 2, S 2 3 \ : 1 4 Fie D 4 = {R 0, R 90, R 180, R 270, S, S, S /, S \ }. Atunci mulţimea D 4 este închisă la operaţia de compunere a funcţiilor (exerciţiu: scrieţi tabla!). De exemplu, R 90 S = S \, S R 90 = S /. Cum operaţia de compunere a transformărilor (funcţiilor) este asociativă şi fiecare transformare este inversabilă (de exemplu, fiecare simetrie este propria sa inversă), rezultă că D 4 este un grup necomutativ cu elementul neutru R 0. Definiţia II.3.1.3. O submulţime H a unui grup G se numeşte subgrup dacă: (SG1) ( )x, y H x y H (SG2) e H (SG3) ( )x H x 1 H (condiţia (SG2) nu e necesară; rezultă din (SG1) şi (SG3)). În particular, orice subgrup H este grup cu operaţia indusă, cu acelaşi element neutru. Exemplul II.3.1.4. (i) {0} este subgrup în (Z, +). La rândul său, Z este subgrup de exemplu în (Q, +). (ii) Subgrupurile lui S 3 : S 3 {1, f} {1, fg} {1, gf} {1, g, g 2 } {1}

CC-Matematică 2 4 (iii) Subgrupurile grupurilor (Z 12, +) şi (U(Z 12 ), +) (unde U(Z 12 = {ˆ1, ˆ5, ˆ7, ˆ11}): Z 12 {ˆ0, ˆ2, ˆ4, ˆ6, ˆ8, ˆ10} {ˆ0, ˆ3, ˆ6, ˆ9} {ˆ0, ˆ4, ˆ8} {ˆ0, ˆ6} {ˆ0} U(Z 12 ) {ˆ1, ˆ5} {ˆ1, ˆ7} {ˆ1, ˆ11} {ˆ1} Ordinul unui grup G este numărul de elemente al mulţimii G (posibil ). Ordinul unui element x G este cel mai mic număr natural n astfel încât x n = e (sau dacă nu există asemenea n ). Dacă x G, atunci < x >= {e, x, x 2, x 3,...} este subgrup (numit subgrupul ciclic generat de x) de ordin n egal cu ordinul lui x. Teorema II.3.1.5. (Lagrange) Fie G un grup finit şi H G un subgrup. Atunci H G. Corolarul II.3.1.6. Fie G un grup finit de ordin G = n şi x G. Atunci x n = e. Exemplul II.3.1.7. Fie p un număr prim. Atunci U(Z p ) = {ˆ1, ˆ2,..., p ˆ 1} şi din Corolar rezultă ˆk p 1 = ˆ1, ˆk U(Z p ). În particular, pentru orice x Z prim cu p, avem x p 1 1(mod p) (teorema lui Fermat). Aplicaţie: test parţial pentru detectarea numerelor prime: Alegem x număr natural nedivizibil cu p; Dacă x p 1 (mod p), atunci p nu e prim. Testăm p = 35. Alegem x = 2. Avem 2 34 9(mod 35), deci p nu e prim. Testăm acum p = 341 = 11 31. Alegem x = 2. Atunci 2 340 1(mod 341), deci rezultatul nu este suficient. Alegem şi x = 3. Atunci 3 340 56(mod 341), deci 341 nu e prim. II.3.2 Grupuri ciclice în criptografie. Protocolul Diffie- Hellman (1976) Este o metodă prin care două părţi pot comunica prin mesaje secrete pe un canal public de comunicaţie, fără să fie nevoie de o terţă parte sau schimb off-line; se bazează pe conceptul de cheie publică privată:

CC-Matematică 2 5 (i) Se fac publice următoarele elemente: un număr prim mare p şi un număr g primitiv modulo p (adică mulţimea resturilor modulo p ale numerelor g, g 2,..., g p 1 coincide cu {1, 2, 3,..., p 1}). (ii) Utilizatorii Alice şi Bob doresc să stabilească o cheie secretă. (iii) Alice alege o valoare aleatoare x Z p, calculează a g x (mod p) şi trimite rezultatul lui Bob pe canalul public. (iv) Analog Bob alege y Z p, calculează b g y (mod p) şi trimite rezultatul lui Alice. (v) Alice calculează b x (g y ) x (g x ) y a y (mod p). (vi) Bob obţine acelaşi rezultat. (vii) K = b x = a y este cheia privată care o vor utiliza în viitor. Dacă un al treilea utilizator Eve urmăreşte comunicarea, atunci află p, g, a, b, deci are de rezolvat sistemul g x a(mod p) g y b(mod p) pentru a descoperi cheia privată k = a y = b x. foarte dificil. În practică, aceast lucru este Exemplul II.3.2.1. Fie p = 7, g = 3. Alice alege cheia x = 1, iar Bob alege y = 2. Alice calculează cheia sa publică a g x (mod p), a = 3 şi o trimite lui Bob. Bob calculează cheia sa publică b g y (mod p), b = 2 şi o trimite lui Alice. Alice calculează K b x (mod p), K = 2 Bob calculează k a y (mod p), K = 2 Deci K = 2 este cheia secretăpe care o vor folosi în viitor pentru a comunica mesaje private.

CC-Matematică 2 6 II.4 II.4.1 Inele. Corpuri Definiţie. Exemple Definiţia II.4.1.1. Un inel R este o mulţime, împreună cu două operaţii binare, notate + : R R R, : R R R, astfel încât: (R1) (R, +) este grup abelian. (R2) (R, ) este monoid. (R3) (Distributivitate) x (y + z) = x y + x z, ( )x, y, z R, (x + y) z = x z + y z, ( )x, y, z R Proprietaţi suplimentare (i) Inel comutativ: x y = y x, ( )x, y R. (ii) Inel boolean: x x = x, ( )x R. (iii) Inel integru: ( )x, y R \ {0}, x y 0 (avem voie să simplificăm la dreapta sau la stânga). (iv) Corp: ( )x R \ {0}, x este inversabil în raport cu operaţia. Exemplul II.4.1.2. (i) (Z, +, ) este un inel comutativ integru. (ii) (M n (R), +, ) este un inel necomutativ şi cu divizori ai lui zero. (iii) (Q, +, ), (R, +, ), (C, +, ), (Z p, +, ) (p prim) sunt corpuri comutative. (iv) Există şi corpuri necomutative: corpul cuaternionilor H ( după numele matematicianului W.R. Hamilton), având drept elemente tupluri de forma q = (a, b, c, d) cu a, b, c, d R, cu operaţia aditivă - adunarea pe componente. Pentru operaţia multiplicativă, notăm 1 = (1, 0, 0, 0), i = (0, 1, 0, 0), j = (0, 0, 1, 0), k = (0, 0, 0, 1). Atunci orice q H, q = (a, b, c, d) se mai scrie q = a 1 + b i + c j + d k. Definim operaţia multiplicativă prin: 1 1 = 1 1 i = i 1 = i 1 j = j 1 = j 1 k = k 1 = k i 2 = j 2 = k 2 = 1 i j = j i = k j k = k j = i k i = i k = j

CC-Matematică 2 7 şi extindem prin liniaritate la toate elementele lui H. Se obţine astfel pe H o structură de inel necomutativ, în care orice element q H \ {0} este inversabil, cu inversul: q 1 1 = (a 1 b i c j d k), a 2 +b 2 +c 2 +d 2 deci un corp necomutativ. Teorema II.4.1.3. Orice corp finit k este comutativ şi există p, n N cu p prim astfel încât k = p n. Mai mult, oricare două corpuri finite cu acelaşi număr de elemente sunt izomorfe (izomorfism de corpuri: bijecţie care păstrează cele două operaţii, elementele simetrizabile şi inversabilitatea în raport cu operaţiile). Un corp finit cu p n elemente se mai numeste şi corp Galois şi se notează GF (p n ) sau F p n. Construcţia unui corp Galois cu p n elemente: fie P Z p [X] un polinom ireductibil de grad n; atunci mulţimea resturilor la împărţirea cu P formează corpul dorit în raport cu adunarea şi înmulţirea polinoamelor modulo P. Pentru p = 2, asociind fiecărui polinom a 0 +a 1 X +...+a n 1 X n 1 Z 2 [X] secvenţa coeficienţilor săi (a 0, a 1,..., a n 1 ) (Z 2 ) n, obţinem o structură de corp pe mulţimea stringurilor binare de lungime n. Exemplul II.4.1.4. Corpul GF (2 3 ) (realizat pe mulţimea (Z 2 ) 3 ). Căutăm un polinom de grad 3 ireductibil din Z 2 [X]; din cele 8 polinoame existente, se verifică uşor că doar X 3 +X +1 şi X 3 +X 2 +1 sunt ireductibile. Alegem de exemplu P = X 3 + X + 1. Atunci resturile la împărţirea cu P sunt: 0 000 1 001 X 010 X + 1 011 X 2 100 X 2 + 1 101 X 2 + X 110 X 2 + X + 1 111 Pentru adunarea şi multiplicarea modulo P, avem de exemplu şi (X 2 + 1) + (X 2 + X + 1) = 2X 2 + X + 2 = X(mod P ) (X 2 + 1)(X 2 + X + 1) = X 4 + X 3 + X 2 + X 2 + X + 1 = X 4 + 2X 2 = X 4 = X 2 + X(mod P )

CC-Matematică 2 8 Exerciţiul II.4.1.5. Scrieţi tabla înmulţirii în (Z 2 ) 3 folosind corespondenţa de mai sus şi verificaţi că orice string diferit de 000 este inversabil. Fie acum Bbbk un corp şi k[x] = {a 0 + a 1 X +... + a n X n a 0, a 1, a n k, n N} inelul polinoamelor cu coeficienţi în k. Proprietăţi: (i) k[x] inel integru. (ii) (Teorema împărţirii cu rest) ( )P, Q k[x], Q 0, există în mod unic două polinoame C, R k[x], astfel încât gradr < gradq şi P = Q C + R. (iii) (Teorema lui Bezout) Fie P k[x], a k. X a P. Atunci P (a) = 0 (iv) P k[x], gradp = n = P are cel mult n rădăcini. Consecinţa II.4.1.6. Orice funcţie f : k k, unde k este un corp finit, este polinomială (soluţie: polinomul de interpolare Lagrange). II.4.2 Aplicaţie în criptografie. Secret Sharing Este metoda de a distribui un secret la un grup de participanţi, fiecărui participant fiindu-i atribuită câte o parte a secretului 1. Secretul poate fi reconstituit doar prin combinarea a cel puţin un număr fixat de participanţi. Ideea: aşa cum două puncte din plan determină în mod unic o dreaptă( deci o funcţie de gradul I), 3 puncte determină o parabolă(o funcţie de gradul II), etc., k puncte în plan vor determina în mod unic un polinom de grad k 1. Fie n numărul participanţilor, k < n şi S mesajul secret(un element dintr-un corp finit k). Alegem la întâmplare k 1 elemente a 1, a 2, a 3,..., a k 1 k şi luăm a 0 = S. Construim polinomul P (X) = a 0 + a 1 X +... + a k 1 X k 1 şi calculăm (i, P (i)) pentru i = 1, n (deci corpul k va avea mai mult de n elemente). Fiecărui participant i se atribuie o pereche (i, P (i)) de elemente din corpul k (cunoscut de toţi). Fiind dat orice grup de k participanţi se poate reconstitui polinomul şi afla mesajul secret S = a 0. Exemplul II.4.2.1. Fie n = 5, k = 3, P = ˆ2X 2 + ˆ7X + ˆ10 k = Z 11. Secretul este S = ˆ10. Mesajele participanţilor sunt: P (ˆ1) = ˆ8, P (ˆ2) = ˆ10, 1 A. Shamir, 1979.

CC-Matematică 2 9 P (ˆ3) = ˆ5, f(ˆ4) = ˆ4, P (ˆ7) = ˆ7. Alegem grupul de participanţi (1, 2, 4). Atunci polinomul reconstruit este: P (X) = ˆ8 (X ˆ2)(X ˆ4) (ˆ1 ˆ2)(ˆ1 ˆ4) + ˆ10 (X ˆ1)(X ˆ4) (ˆ2 ˆ1)(ˆ2 ˆ4) + ˆ4 (X ˆ1)(X ˆ2) (ˆ4 ˆ1)(ˆ4 ˆ1) şi S = P (0) = ˆ8 ˆ2 ˆ4 ˆ10 1 ˆ8 1 + ˆ10 ˆ1 ˆ4 ˆ1 1 ˆ9 1 + ˆ4 ˆ1 ˆ2 ˆ3 1 ˆ2 1 = ˆ8 ˆ2 ˆ4 ˆ10 ˆ7 + ˆ10 ˆ1 ˆ4 ˆ1 ˆ5 + ˆ4 ˆ1 ˆ2 ˆ4 ˆ6 = ˆ3 + ˆ2 + ˆ5 = ˆ10 II.5 Latici şi algebre Booleene II.5.1 Latici Laticile pot fi definite în două moduri: fie ca mulţimi cu anumite structuri de ordine, fie ca algebre (mulţimi cu operaţii), însă cele două definiţii sunt echivalente: Definiţia II.5.1.1. O latice este un poset (L, ) cu proprietatea că pentru orice x, y L, există sup{x, y} şi inf{x, y}. Reamintim că pentru o submulţime X L se defineşte marginea sa superioară - sau supremum - prin: { ( )x X, x a a = supx ( )b L astfel încât x b, ( )x X = a b Analog definim marginea inferioara sau infimum: { ( )x X, a x a = infx ( )b L astfel încât b x, ( )x X = b a Definiţia II.5.1.2. O latice este o mulţime L împreună cu două operaţii binare : L L L, : L L L astfel încât (L1) (Asociativitate) x (y z) = (x y) z, x (y z) = (x y) z ( )x, y, z L

CC-Matematică 2 10 (L2) (Comutativitate) x y = y x, x y = y x ( )x, y L (L3) (Idempotenţă) x x = x, x x = x ( )x L (L4) (Absorbţie) x (x z) = x, x (x z) = x ( )x, z L Propoziţia II.5.1.3. Cele două definiţii sunt echivalente. Demonstraţie. Def.II.5.1.1 Def.II.5.1.2: notăm x y = sup{x, y} şi x y = inf{x, y}, ( )x, y L. Def.II.5.1.2 Def.II.5.1.1: relaţia de ordine este x y x y = x ( )x, y L Exemplul II.5.1.4. (i) (P(X),, ) este o latice. (ii) Fie X o mulţime. Atunci mulţimile fuzzy peste X formează o latice (reamintim că o mulţime fuzzy peste X este dată printr-o funcţie f : X [0, 1]). Pe mulţimea F uzzy X = {f : X [0, 1]} punem relaţia de ordine f g ( )x X, f(x) g(x). Atunci sup{f, g}(x) = max(f(x), g(x)) şi inf{f, g}(x) = min(f(x), g(x)), ( )x X. (iii) Fie G un grup abelian cu operaţia notată aditiv. Atunci mulţimea subgrupurilor sale formează o latice în raport cu incluziunea, cu inf{h 1, H 2 } = H 1 H 2 şi sup{h 1, H 2 } = H 1 + H 2 = {h 1 + h 2 h 1 H 1, h 2 H 2 } (iv) Nu orice poset este o latice: fie de exemplu, mulţimea {1, 2, 3, 12, 18, 36} ordonată prin divizibilitate. Atunci perechea (2, 3) nu are margine superioară, iar perechea (12, 18) nu are margine inferioară. (v) Mulţimea numerelor întregi (Z) cu x y = cmmdc(x, y) şi x y = cmmmc(x, y) este o latice. sunt (sin- (vi) Exemple de latici finite: gurele!) latici cu 5 elemente. şi

CC-Matematică 2 11 II.5.2 Algebre Boole Definiţia II.5.2.1. O algebră Boole este o mulţime B împreună cu: două operaţii binare : B B B, : B B B, o operaţia unară ( ) : B B B şi două constante ( operaţii nulare ) notate 0, 1 B, astfel încât: (B1) (Asociativitate) x (y z) = (x y) z, x (y z) = (x y) z ( )x, y, z B (B2) (Comutativitate) x y = y x, x y = y x ( )x, y B (B3) (Idempotenţă) x x = x, x x = x ( )x B (B4) (Absorbţie) x (x z) = x, x (x z) = x ( )x, z B (B5) (Distributivitate) x (y z) = (x y) (x z), x (y z) = (x y) (x z) ( )x, y, z B (B6) (Top şi bottom)(primul şi ultimul element) x 1 = 1, x 1 = x, x 0 = x, x 0 = 0( )x B (B7) (Complementaritate) x x = 0, x x = 1( )x B Deci o algebră Boole este o latice cu proprietăţi suplimentare. Dar atenţie: nu orice latice este şi algebră Boole. Fie de exemplu F uzzy X mulţimea mulţimilor fuzzy peste X, ca mai devreme, cu 0 funcţia constantă X [0, 1], x 0 şi 1 funcţia constantă X [0, 1], x 1 şi complementarea dată de f (x) = 1 f(x) (atenţie: nu este vorba despre derivata funcţiei f!). Atunci F uzzy X nu este o algebră Boole, căci de exemplu relaţia f f = 1 este falsă ( max(f(x), 1 f(x)) nu este întotdeauna egal cu 1 pentru oricare x). Corolarul II.5.2.2. În orice algebră Boole au loc relaţiiile: (i) (x ) = x (ii) (x y) = x y (iii) (x y) = x y

CC-Matematică 2 12 Demonstraţie. (i) Să remarcăm mai întâi că x e unicul element cu proprietatea (B7): dacă există x 1 şi x 2, atunci x 1 = x 1 1 = x 1 (x x 2) = (x 1 x) (x 1 x 2) = 0 (x 1 x 2) = x 1 x 2 şi analog x 2 = x 1 x 2, deci x 1 = x 2. Acum afirmaţia (i) rezultă imediat. (ii) Este suficient să arătăm că (x y ) (x y) = 1 şi (x y ) (x y) = 0. Dar (x y ) (x y) = [(x y ) x] y şi analog (x y ) (x y) = 0. (iii) La fel. = [(x x) (y x)] y = [0 (y x)] y = (y x) y = (y y) x = 1 x = 1 Exemplul II.5.2.3. (i) (P(X),,, ( ) c,, X) este o algebră booleană. (ii) ({true, f alse}, or, and, not, f alse, true) este o algebră booleană (se obţine din exemplul precedent pentru X o mulţime cu un singur element). Observaţia II.5.2.4. Orice algebră booleană este şi inel boolean şi reciproc: dacă (B,,, ( ), 0, 1) e algebră booleană, atunci x + y = (x y ) (x y) şi x y = x y determină (B, +, ) inel boolean (+ este echivalentul diferenţei simetrice sau XOR); reciproc, dacă (B, +, ) este inel boolean, atunci x y = x + y + x y şi x y = x y conduc la o algebra booleană cu x = 1 x. Teorema II.5.2.5. (M. Stone) Fie B o algebră booleană finită. Atunci există o mulţime X astfel încât B = P(X) (izomorfism de algebre Boole: bijecţie care păstrează,, 0, 1 (rezultă că păstrează şi ( ) )).