حساب مقاسي: الفرق بين النسختين
[نسخة منشورة] | [مراجعة غير مفحوصة] |
ط بوت: التعريب |
Akaalharbi (نقاش | مساهمات) ط غيرت ترجمة حساب النمطيات إلى حساب التطابقات |
||
سطر 1: | سطر 1: | ||
[[ملف:Disqvisitiones-800.jpg|thumb|الصفحة الأولى من الطبعة الأصلية من كتاب [[كارل فريدريش غاوس]]، '''''[[استفسارات حسابية]]'''''، الكتاب المؤسس للحسابيات النمطية.]] |
[[ملف:Disqvisitiones-800.jpg|thumb|الصفحة الأولى من الطبعة الأصلية من كتاب [[كارل فريدريش غاوس]]، '''''[[استفسارات حسابية]]'''''، الكتاب المؤسس للحسابيات النمطية.]] |
||
[[ملف:Clock group.svg|thumb |
[[ملف:Clock group.svg|thumb|الساعة الحائطية تستعمل حساب التطابقات قياس 12]] |
||
في [[الرياضيات]] وبالتحديد في مجال [[نظرية جبرية للأعداد|النظرية الجبرية للأعداد]]، ''' |
في [[الرياضيات]] وبالتحديد في مجال [[نظرية جبرية للأعداد|النظرية الجبرية للأعداد]]، '''حساب التطابقات''' {{إنج|modular arithmetics}} هي مجموعة من الطرق التي تتيح حل بعض المسائل الخاصة بالأعداد الصحيحة و من ضمنها الطبيعية. وهي ترتكز على دراسة الباقي الحاصل من [[قسمة أقليدية|القسمة الإقليدية]]. |
||
فكرة التطابقات تأتي من النظر إلى باقي قسمة [[عدد طبيعي|الأعداد الطبيعية]] على عدد طبيعي معين ثابت ما، بدلا من النظر إلى هذه الأعداد ذاتها. فهذا يظهر هذا جليا في الساعة، حيث توافق حالة ''n=12'' : العقرب الصغير يوجد في نفس الموضع في لحظتين تفصل بينهما اثنتا عشرة ساعة، وبهذا تصير الساعة 1 كالساعة 13 أو يتطابق العدد 13 مع العدد 1 قياس 12. |
|||
== استعمالات == |
== استعمالات == |
||
في [[الرياضيات الأساسية]] |
في [[الرياضيات الأساسية]] هذا المفهوم قليل الاستعمال. التوظيف الأكثر استعمالا هو [[نظرية الأعداد#المبرهنة الجبرية للأعداد|المبرهنة الجبرية للأعداد]]<ref>{{Samuel1}}</ref>، التي تتضمن مجالا أكثر توسعا، تتضمن مثلا مفاهيم [[عدد جبري|الأعداد الجبرية]] و[[مبرهنة غالوا]]<ref>A. Fröhlich, ''Galois Module structure of Algebraic integers'', Springer-Verlag, Berlin, 1983.</ref>. |
||
في [[الرياضيات التطبيقية]] |
في [[الرياضيات التطبيقية]]، لهذه العبارة استعمالات مكثفة في أساسيات الرياضيات في مختلف مجالات [[نظرية المعلوميات]] [[علم التعمية|كالتشفير]] و[[نظرية الترميز]] و[[معلوميات|المعلوميات]]. لعدد من الأدوات و[[خوارزمية|خوارزميات]] داخل هذا المجال نجد [[اختبار أولية عدد ما]] و[[مشكلة التفكيك إلى جداء عوامل أولية|التفكيك إلى جداء عوامل أولية]]<ref>Chantal David ''[http://www.mathstat.concordia.ca/faculty/cdavid/TALKS/crypto.pdf Cryptographie à clé publique et factorisation]'' Université Concordia Quebec pp. 11-17</ref>، استعمال [[مميزة ديريشلي|مميزات مجموعة]] مثلا بالنسبة ل[[تحويل فوريي المتقطع]]<ref>J-M Muller J-C Bajard ''Calcul arithmétique des ordinateurs'' Traité Hermes CNRS 2004 [http://perso.ens-lyon.fr/jean-michel.muller/ExtraitsTraiteIC2.pdf lire] pp. 142-150 et pp. 181-201</ref> أو دراسة [[علاقة التكافؤ|الخارج]] أو الخاصة بالأعداد الطبيعية، كما في [[كثيرة الحدود|الدوال الحدودية]]<ref>Pascal Giorgi ''Arithmétique modulaire entière en base polynomiale'' Séminaire de l'université de Perpignan 2005 [http://webdali.univ-perp.fr/~pgiorgi/seminaire-ljk.pdf lire]</ref>. |
||
حسب مختلف العلماء والمألفين وحسب مجال |
حسب مختلف العلماء والمألفين وحسب مجال التطبيق، تعتبر هذه التمديدات، إما جزء من حساب التطابقات<ref>Thomas Plantard ''L'arithmétique modulaire pour la cryptographie'' Université de Montpelier 2005 [http://www.loria.fr/equipes/spaces/200602161000.pdf lire]</ref> أو تطبيقات أو غير مصنفة. في صيغتها البسيطة، تحمل في بعض الأحيان |
||
''حسابيات المنبه''<ref>[[Simon Singh]] ''Histoire des codes secrets'' p. 324-329</ref>. المفهوم نظام نمطي مستعمل<ref>Pascal Paillier ''Low-cost double-size modular exponentiation or how to stretch your cryptoprocessor'' GEMPLUS, ENST Lecture notes in computer science Springer, Berlin 1973</ref> في |
''حسابيات المنبه''<ref>[[Simon Singh]] ''Histoire des codes secrets'' p. 324-329</ref>. المفهوم نظام نمطي مستعمل<ref>Pascal Paillier ''Low-cost double-size modular exponentiation or how to stretch your cryptoprocessor'' GEMPLUS, ENST Lecture notes in computer science Springer, Berlin 1973</ref> في حساب التطابقات في مجموعات أعداد غير الأعداد الطبيعية. |
||
==التاريخ== |
==التاريخ== |
||
=== |
===البدايات === |
||
[[ملف:Diophantus-cover.jpg|right|thumb|الصفحة الأولى لطبعة [[1621]] ل [[أريثميتيكا (كتاب)]] لمؤلفه [[ديوفانتوس الإسكندري]]، المترجمة إلى [[لغة لاتينية|اللاتينية]] من طرف [[كلود غاسبارد باشي دي ميزيرياك]].]] |
[[ملف:Diophantus-cover.jpg|right|thumb|الصفحة الأولى لطبعة [[1621]] ل [[أريثميتيكا (كتاب)]] لمؤلفه [[ديوفانتوس الإسكندري]]، المترجمة إلى [[لغة لاتينية|اللاتينية]] من طرف [[كلود غاسبارد باشي دي ميزيرياك]].]] |
||
===الظهور في أوروبا=== |
===الظهور في أوروبا=== |
||
[[ملف:Pierre de Fermat.jpg|thumb|left|[[بيير دي فيرما]] développe largement l'[[arithmétique]]. Les propriétés de la [[division euclidienne]] |
[[ملف:Pierre de Fermat.jpg|thumb|left|[[بيير دي فيرما]] développe largement l'[[arithmétique]]. Les propriétés de la [[division euclidienne]]، fondement de l'arithmétique modulaire، sont largement utilisées par ce mathématicien.]] |
||
===الطرق المستعملة=== |
===الطرق المستعملة=== |
||
[[ملف:Leonhard Euler 2.jpg|thumb|left|[[ليونهارت أويلر]] |
[[ملف:Leonhard Euler 2.jpg|thumb|left|[[ليونهارت أويلر]]، théoricien des nombres du الثامن عشر، حلحل العديد من [[معادلة ديوفانتية|المعادلات الديوفانتية]].]] |
||
===مساهمات كارل فريدريش غاوس=== |
===مساهمات كارل فريدريش غاوس=== |
||
[[ملف:Carl Friedrich Gauss.jpg|thumb|left|[[كارل فريدريش غاوس]] هو مؤسس الفرع من الرياضيات الذي يدعى حاليا '' |
[[ملف:Carl Friedrich Gauss.jpg|thumb|left|[[كارل فريدريش غاوس]] هو مؤسس الفرع من الرياضيات الذي يدعى حاليا ''حساب التطابقات''.]] |
||
===القرن العشرون=== |
===القرن العشرون=== |
||
سطر 32: | سطر 32: | ||
[[ملف:Kerkhoffs.jpg|right|thumb|[[أوجوست كيركهوفس]] أعلن مبدأ مؤسسا [[علم التعمية|لعلم التعمية]] المعاصر.]] |
[[ملف:Kerkhoffs.jpg|right|thumb|[[أوجوست كيركهوفس]] أعلن مبدأ مؤسسا [[علم التعمية|لعلم التعمية]] المعاصر.]] |
||
[[ملف:Enigma.jpg|thumb|''[[آلة إنجما]]'' |
[[ملف:Enigma.jpg|thumb|''[[آلة إنجما]]''، آلة للتعمية استعملت خلال [[الحرب العالمية الثانية]]، كُسر تشفيرها من طرف عالم الرياضيات [[ماريان رييفسكي]].]] |
||
====نظرية المعلومات ==== |
====نظرية المعلومات ==== |
||
== طرق حساب التطابقات == |
|||
== وسائل الحسابيات النمطية == |
|||
=== تساوي عددين |
=== تساوي عددين قياس عدد ثالث === |
||
للحصول على حساب من نوع هذه |
للحصول على حساب من نوع هذه المجموعة، علينا التأكد من كون عمليـّـتي الجمع والضرب متكافئة مع تعريفهما. |
||
بالنسبة ل[[كارل فريدرش غاوس]] فقد أضاف تحليل بنية هذه |
بالنسبة ل[[كارل فريدرش غاوس]] فقد أضاف تحليل بنية هذه المجموعة، والمسماة [[حلقة (رياضيات)|حلقة]] ل [[تقارب الأعداد الطبيعية|تقارب]] ورمزها [[حلقة Z/nZ|''Z''/''nZ'']]. تهتم أولا بدراسة عملية الجمع، الذي يعرف ب[[زمرة دائرية]] ذات المولد ''1'' ; ثم عملية الضرب، المستقل عن خصائص التطابق (congruency) . إذا كان هذا [[عدد أولي|عددا أوليا]]، نحصل على [[حقل رياضي|حقل]] . هذه المقاربة تسهل عملية المبرهنة في مجال الحسابيات. المثالان التاريخيان من كتاب ''Disquisitiones arithmeticae'' تبع الرياضياتي الألماني غاوس هما [[مبرهنة ويلسون]]<ref>[[كارل فريدرش غاوس]], Carl Friedrich Gauß: ''Recherches arithmétiques'', 1801 Traduction M. Poullet-Delisle Ed. Courcier p56 1807</ref> و[[مبرهنة فيرما الصغرى|البرهنة على مبرهنة فيرما الصغرى]] <ref>[[كارل فريدرش غاوس]], Carl Friedrich Gauß: ''Recherches arithmétiques'', 1801 Traduction M. Poullet-Delisle Ed. Courcier p. 34 1807</ref>. |
||
حساب التطابقات ، في حالة لم تكن قياس عددا أولي فهي أعقد. [[مبرهنة الباقي الصيني]] تسمح بتنوير البنية. الحلقة غير [[حلقة داخلية|داخلية]]، حيث يوجد [[قاسم للصفر|قواسم الصفر]]، وهي أعداد إذا ضربت في أعداد غير منعدمة أعطت كنتيجة العدد صفر. عدد العناصر المقلوبة معطاة بواسطة [[مؤشر أويلر]]. وهي تتيح مثلا، [[مبرهنة فيرما الصغرى|تعميم مبرهنة فيرما الصغرى]]. |
|||
===الأعداد الصحيحة الجبرية=== |
===الأعداد الصحيحة الجبرية=== |
||
سطر 51: | سطر 51: | ||
[[ملف:Fermat deux carrés.jpg|thumb|right|بيان للبرهان على [[مبرهنة فيرما حول مجموع مربعين]] باستعمال [[عدد صحيح غاوسي|الأعداد الصحيحة الغاوسية]]]] |
[[ملف:Fermat deux carrés.jpg|thumb|right|بيان للبرهان على [[مبرهنة فيرما حول مجموع مربعين]] باستعمال [[عدد صحيح غاوسي|الأعداد الصحيحة الغاوسية]]]] |
||
===حروف |
===حروف درشليه=== |
||
{{مفصلة|حرف دركليه}} |
{{مفصلة|حرف دركليه}} |
||
[[ملف:Dirichlet.jpg|thumb|left|طور [[يوهان بيتر غوستاف لوجون دركليه]] الجزء الأساسي من النظرية في إطار الحلقة ℤ/nℤ.]] |
[[ملف:Dirichlet.jpg|thumb|left|طور [[يوهان بيتر غوستاف لوجون دركليه]] الجزء الأساسي من النظرية في إطار الحلقة ℤ/nℤ.]] |
||
درس |
درس درشليه [[عدد أولي|الأعداد الأولية]] اللائي يأخذن الشكل ''n'' + λ''m'' حيث m و n [[أعداد أولية فيما بينها|عددان أوليان فيما بينهما]] وحيث λ عدد طبيعي ما. فحاول البرهان على أن هناك عددا غير منتهي من هذه الأعداد الأولية. |
||
== أساسيات == |
== أساسيات == |
||
تعتبر |
تعتبر حساب التطابقات نظاما حسابيا للأعداد الصحيحة يعتمد على تكرار الأعداد بشكل نمطي لدى بلوغها قيمة نمطية (modulus) معينة ، و هي تـُـخـْـتـَـزَل بالتعبير <math>\mod</math> . مرتبط بذلك الرياضياتيون يتكلمون عن " تطابق " (congruency) . |
||
على فرض لدينا عدد صحيح موجب <math>n\!</math> وعدد صحيح <math>a\!</math> فإننا بقسمة <math>a\!</math> على <math>n\!</math> نحصل على عدد صحيح <math>q\!</math> هو ناتج القسمة وعدد صحيح <math>r\!</math> هو باقي القسمة بحيث يحققان العلاقة التالية: |
على فرض لدينا عدد صحيح موجب <math>n\!</math> وعدد صحيح <math>a\!</math> فإننا بقسمة <math>a\!</math> على <math>n\!</math> نحصل على عدد صحيح <math>q\!</math> هو ناتج القسمة وعدد صحيح <math>r\!</math> هو باقي القسمة بحيث يحققان العلاقة التالية: |
||
سطر 90: | سطر 90: | ||
* <math>a \equiv b \mod n \wedge b \equiv c \mod n \Rightarrow a \equiv c \mod n</math> |
* <math>a \equiv b \mod n \wedge b \equiv c \mod n \Rightarrow a \equiv c \mod n</math> |
||
=== خصائص |
=== خصائص حساب التطابقات === |
||
<math> (xy)\bmod \ m=((x \ \bmod \ m)(y \ \bmod \ m))\bmod \ m </math> |
<math> (xy)\bmod \ m=((x \ \bmod \ m)(y \ \bmod \ m))\bmod \ m </math> |
||
نسخة 19:19، 7 يوليو 2017
في الرياضيات وبالتحديد في مجال النظرية الجبرية للأعداد، حساب التطابقات (بالإنجليزية: modular arithmetics) هي مجموعة من الطرق التي تتيح حل بعض المسائل الخاصة بالأعداد الصحيحة و من ضمنها الطبيعية. وهي ترتكز على دراسة الباقي الحاصل من القسمة الإقليدية.
فكرة التطابقات تأتي من النظر إلى باقي قسمة الأعداد الطبيعية على عدد طبيعي معين ثابت ما، بدلا من النظر إلى هذه الأعداد ذاتها. فهذا يظهر هذا جليا في الساعة، حيث توافق حالة n=12 : العقرب الصغير يوجد في نفس الموضع في لحظتين تفصل بينهما اثنتا عشرة ساعة، وبهذا تصير الساعة 1 كالساعة 13 أو يتطابق العدد 13 مع العدد 1 قياس 12.
استعمالات
في الرياضيات الأساسية هذا المفهوم قليل الاستعمال. التوظيف الأكثر استعمالا هو المبرهنة الجبرية للأعداد[1]، التي تتضمن مجالا أكثر توسعا، تتضمن مثلا مفاهيم الأعداد الجبرية ومبرهنة غالوا[2].
في الرياضيات التطبيقية، لهذه العبارة استعمالات مكثفة في أساسيات الرياضيات في مختلف مجالات نظرية المعلوميات كالتشفير ونظرية الترميز والمعلوميات. لعدد من الأدوات وخوارزميات داخل هذا المجال نجد اختبار أولية عدد ما والتفكيك إلى جداء عوامل أولية[3]، استعمال مميزات مجموعة مثلا بالنسبة لتحويل فوريي المتقطع[4] أو دراسة الخارج أو الخاصة بالأعداد الطبيعية، كما في الدوال الحدودية[5].
حسب مختلف العلماء والمألفين وحسب مجال التطبيق، تعتبر هذه التمديدات، إما جزء من حساب التطابقات[6] أو تطبيقات أو غير مصنفة. في صيغتها البسيطة، تحمل في بعض الأحيان حسابيات المنبه[7]. المفهوم نظام نمطي مستعمل[8] في حساب التطابقات في مجموعات أعداد غير الأعداد الطبيعية.
التاريخ
البدايات
الظهور في أوروبا
الطرق المستعملة
مساهمات كارل فريدريش غاوس
القرن العشرون
التعمية
نظرية المعلومات
طرق حساب التطابقات
تساوي عددين قياس عدد ثالث
للحصول على حساب من نوع هذه المجموعة، علينا التأكد من كون عمليـّـتي الجمع والضرب متكافئة مع تعريفهما.
بالنسبة لكارل فريدرش غاوس فقد أضاف تحليل بنية هذه المجموعة، والمسماة حلقة ل تقارب ورمزها Z/nZ. تهتم أولا بدراسة عملية الجمع، الذي يعرف بزمرة دائرية ذات المولد 1 ; ثم عملية الضرب، المستقل عن خصائص التطابق (congruency) . إذا كان هذا عددا أوليا، نحصل على حقل . هذه المقاربة تسهل عملية المبرهنة في مجال الحسابيات. المثالان التاريخيان من كتاب Disquisitiones arithmeticae تبع الرياضياتي الألماني غاوس هما مبرهنة ويلسون[9] والبرهنة على مبرهنة فيرما الصغرى [10].
حساب التطابقات ، في حالة لم تكن قياس عددا أولي فهي أعقد. مبرهنة الباقي الصيني تسمح بتنوير البنية. الحلقة غير داخلية، حيث يوجد قواسم الصفر، وهي أعداد إذا ضربت في أعداد غير منعدمة أعطت كنتيجة العدد صفر. عدد العناصر المقلوبة معطاة بواسطة مؤشر أويلر. وهي تتيح مثلا، تعميم مبرهنة فيرما الصغرى.
الأعداد الصحيحة الجبرية
حروف درشليه
درس درشليه الأعداد الأولية اللائي يأخذن الشكل n + λm حيث m و n عددان أوليان فيما بينهما وحيث λ عدد طبيعي ما. فحاول البرهان على أن هناك عددا غير منتهي من هذه الأعداد الأولية.
أساسيات
تعتبر حساب التطابقات نظاما حسابيا للأعداد الصحيحة يعتمد على تكرار الأعداد بشكل نمطي لدى بلوغها قيمة نمطية (modulus) معينة ، و هي تـُـخـْـتـَـزَل بالتعبير خطأ رياضيات (خطأ في التحويل. أبلغ الخادوم («https://wikimedia.org/api/rest_») عن: «Cannot get mml. TeX parse error: Extra close brace or missing open brace»): {\displaystyle \mod } . مرتبط بذلك الرياضياتيون يتكلمون عن " تطابق " (congruency) .
على فرض لدينا عدد صحيح موجب وعدد صحيح فإننا بقسمة على نحصل على عدد صحيح هو ناتج القسمة وعدد صحيح هو باقي القسمة بحيث يحققان العلاقة التالية:
حيث الصيغة تعني أكبر عدد صحيح أصغر أو يساوي
يرمز إلى عملية حساب باقي القسمة ب mod حيث نكتب وبالتالي:
أمثلة:
نقول عن عددين صحيحين و بانهما متوافقان بترديد إذا تحقق ونرمز لذلك بـ
خصائص عملية حساب باقي القسمة
- فقط إذا كان،
خصائص حساب التطابقات
انظر أيضا
- حقل منته
- نظرية الأعداد
- زمرة دائرية
- مبرهنة أويلر
- مبرهنة فيرما الصغرى، حالة خاصة من مبرهنة أويلر
- مبرهنة لاغرانج (نظرية الزمر)
- رمز لوجوندر
مراجع
- ^ قالب:Samuel1
- ^ A. Fröhlich, Galois Module structure of Algebraic integers, Springer-Verlag, Berlin, 1983.
- ^ Chantal David Cryptographie à clé publique et factorisation Université Concordia Quebec pp. 11-17
- ^ J-M Muller J-C Bajard Calcul arithmétique des ordinateurs Traité Hermes CNRS 2004 lire pp. 142-150 et pp. 181-201
- ^ Pascal Giorgi Arithmétique modulaire entière en base polynomiale Séminaire de l'université de Perpignan 2005 lire
- ^ Thomas Plantard L'arithmétique modulaire pour la cryptographie Université de Montpelier 2005 lire
- ^ Simon Singh Histoire des codes secrets p. 324-329
- ^ Pascal Paillier Low-cost double-size modular exponentiation or how to stretch your cryptoprocessor GEMPLUS, ENST Lecture notes in computer science Springer, Berlin 1973
- ^ كارل فريدرش غاوس, Carl Friedrich Gauß: Recherches arithmétiques, 1801 Traduction M. Poullet-Delisle Ed. Courcier p56 1807
- ^ كارل فريدرش غاوس, Carl Friedrich Gauß: Recherches arithmétiques, 1801 Traduction M. Poullet-Delisle Ed. Courcier p. 34 1807
وصلات خارجية
في كومنز صور وملفات عن: حساب مقاسي |