Universit`a del Piemonte Orientale

annuncio pubblicitario
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Compito di Algebra del 13 Gennaio 2009
1) Trovare l’ordine di [11]112 in Z∗112 . Si dica poi per quali valori di k si ha [11]k112 − [34]112 =
[31]112 .
Soluzione. L’ordine di [11]112 è 12. k ≡12 8.
2) Dire per quali valori del parametro a ∈ Z il sistema
n + a ≡72 3
n ≡120 7.
ammette soluzioni. Si trovino tutte le soluzioni per a = 20.
Soluzione. Il sistema è equivalente all’equazione diofantea 3 − a + 72x = 7 + 120y, cioè 72x − 120y = 4 + a.
L’equazione è risolubile quando 4 + a è un multiplo di 24 = M CD(72, 120), cioè [a]24 = [−4]24 = [20]24 . Per
a = 20 la soluzione è n ≡360 127.
3) Calcolare, se esistono, le radici quadrate di [10]533 . Descrivere in dettaglio il procedimento
seguito.
Soluzione. Le radici sono ±[98]533 e ±[189]533 .
4) Dato che nel compito scorso si parlava di Linux, per non essere accusato di parzialità l’esercizio di oggi riguarda un altro sistema operativo. Un mio amico usa tutti i giorni un computer
su cui è installato Windows VistaTM Ultra Professional. Oggi (13 Gennaio) il computer si è
bloccato a causa della scheda di rete e questo inconveniente si verifica regolarmente ogni 34
giorni. Il 3 Gennaio il computer si era bloccato a causa della scheda audio e questo inconveniente si verifica regolarmente ogni 26 giorni. Dire quanti sono i giorni nel corso del 2009 in cui
il computer non si blocca. Descrivere in dettaglio il procedimento di calcolo seguito.
Soluzione. 341.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Compito di Algebra del 15 Dicembre 2008
(file pari)
1) Risolvere l’equazione [29]84 x − [7]84 = [20]84 − [10]84 x.
Soluzione. L’equazione è equivalente a [39]84 [x]84 = [27]84 , le cui soluzioni sono [x]84 = [5]84 , [x]84 = [33]84 e
[x]84 = [61]84 .
2) Risolvere il sistema
29 · 14n ≡71 3
14n ≡25 10.
Soluzione. La prima equazione è equivalente a 14n ≡71 32 · 29 ≡71 5, la cui soluzione è n ≡10 4. La seconda
equazione è equivalente a n ≡25 15. Dato che M CD(25, 10) non divide 15 − 4 = 11 il sistema non ha soluzioni.
3) Il Presidente Hush ha iniziato a studiare i numeri in base 16. Il suo insegnante gli ha chiesto
di calcolare le ultime tre cifre decimali dell’espressione in base 16: FBICIA . Aiuta il Presidente
a trovare il risultato descrivendo in dettaglio il procedimento di calcolo da seguire.
Soluzione. Le ultime tre cifre sono 609.
4) Io accendo il computer tutti i giorni esattamente una volta al giorno. Oggi il sistema operativo ha eseguito il controllo della partizione /dev/hda1 e tale controllo avviene ogni 28 accensioni
(quindi ogni 28 giorni). Tre giorni fa era stato eseguito il controllo della partizione /dev/hda2
e tale controllo avviene ogni 35 accensioni. Dodici giorni fa era stato eseguito il controllo della
partizione /dev/hda3 e tale controllo avviene ogni 36 accensioni. Tra quanti giorni verranno
controllate contemporaneamente due partizioni? Tra quanti giorni verranno controllate contemporaneamente tutte e tre le partizioni? Descrivere in dettaglio il procedimento di calcolo
seguito.
Soluzione. Tra 168 giorni saranno controllate contemporaneamente le partizioni /dev/hda1 e /dev/hda3. Tutte
e tre le partizioni lo stesso giorno non saranno mai controllate.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Compito di Algebra dell’8 Gennaio 2008
1) Dire per quali valori del parametro a ∈ Z l’equazione diofantea
49x − 21y + a = 4a + 1
ammette soluzioni. Si trovino poi tutte le soluzioni per a = −5.
Soluzione. Deve essere 3a + 1 ≡7 0, da cui a ≡7 2. Per a = −5 l’equazione è equivalente a 7x − 3y = −2 la cui
soluzione generale è x = 1 + 3k, y = 3 + 7k per ogni k ∈ Z.
2) Trovare l’ordine di [7]90 in Z∗90 . Si dica poi per quali valori di k si ha [7]k+1
90 + [60]90 = [1]90 .
Soluzione. L’ordine di [7]90 è 12. k ≡12 7.
3) Calcolare le radici quadrate di [3]73 , descrivendo in dettaglio il procedimento di calcolo
seguito.
Soluzione. ±[21]73 .
4) Non tutti sanno che nel 2009 potremo osservare il passaggio della cometa Galois che è
visibile dalla Terra ogni 39 anni. Nel 1997 invece si è verificato il passaggio della cometa Abel,
fenomeno che avviene ogni 27 anni. Entrambe le comete sono visibili tra Febbraio e Maggio. In
quale anno sarà possibile osservare entrambe le comete nella notte del 29 Febbraio? Descrivere
in dettaglio il procedimento di calcolo seguito.
Soluzione. Nel 2672 e successivamente ogni 1404 anni. Gli anni bisestili nei quali si possono osservare entrambe
le comete sono infatti dati dalla soluzione del sistema
(
n ≡39 2009
n ≡27 1997
n ≡4 0.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Compito di Algebra del 20 Dicembre 2007
(file dispari)
1) Dire per quali valori del parametro a ∈ Z l’equazione diofantea
156x + 182y + 3 = 6a + 7
ammette soluzioni. Si trovino poi tutte le soluzioni per a = −5.
Soluzione. L’equazione 156x + 182y = 6a + 4 ha soluzione quando M CD(156, 182) = 26 divide 6a + 4, quindi
deve essere 6a ≡ 22 mod 26, da cui 3a ≡ 11 mod 13 e quindi a ≡ 8 mod 13. Per a = −5 l’equazione è equivalente
a 6x + 7y = −1 la cui soluzione generale è x = 1 + 7k, y = −1 − 6k per ogni k ∈ Z.
2) Si dica per quali valori di k si ha 7888k + 23 ≡33 15.
8
k
Soluzione. Dato che ϕ(33) = 20, [7]888
33 = [7]33 = [−2]33 . L’equazione è quindi equivalente a [−2]33 = [25]33 la
cui soluzione è k ≡5 3.
3) Sappiamo che il numero 313337 è il prodotto di due numeri primi, uno dei quali ha la forma
7X7, cioè non conosciamo solo la cifra delle decine. Calcolare, se esistono, le radici quadrate
di [108565]313337 . Descrivere in dettaglio il procedimento seguito.
Soluzione. Le radici sono ±[1024]313337 e ±[122566]313337 .
4) Costruire uno schema di condivisione di segreti basato sul teorema cinese del resto, che
permetta a quattro partecipanti A, B, C, D di condividere un segreto. Lo schema deve essere
tale che il segreto deve poter essere ricostruito solamente da B e C oppure da A, C, e D.
Qualsiasi altro gruppo di partecipanti non deve essere in grado di ricostruire il segreto. Il
modulo assegnato ad ogni partecipante deve essere maggiore di 50. Giustificare la risposta.
Soluzione. È sufficiente scegliere 3 numeri primi tra loro maggiori di 50. Possiamo prendere 51, 52, e 53. Il
segreto è identificato da una chiave k compresa fra 0 e 51 · 52 · 53 − 1 = 140555. Ai partecipanti A, B, C, D
vengono assegnati rispettivamente i valore k mod 51, k mod 51 · 52, k mod 53, e k mod 52.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Compito di Algebra del 20 Dicembre 2007
(file pari)
1) Risolvere l’equazione [36]105 + [22]105 [x]105 = [10]105 [x]105 + [30]105 .
Soluzione. L’equazione è equivalente a [12]105 [x]105 = [99]105 che ha come soluzioni [x]105 = {[17]105 , [52]105 , [87]105 }.
2) Risolvere il sistema
n
4
≡19 −8
11n ≡14 13.
Soluzione. La prima equazione è equivalente a n ≡9 6, la seconda a n ≡14 5. La soluzione è quindi n ≡126 33.
3) Calcolare, se esistono, le radici quadrate di [111]1247 e [112]1247 . Descrivere in dettaglio il
procedimento seguito.
Soluzione. [112]1247 non ha radici quadrate. Le radici di [111]1247 sono ±[683]1247 e ±[306]1247 .
4) In un sistema di crittografia RSA, la chiave pubblica consiste nel modulo n = 4593019 e
dell’esponente di codifica e = 2053. Inoltre scoprite che uno dei due primi che costituiscono il
modulo è un numero della forma 187X (quindi non conoscete solamente la cifra delle unità).
Calcolare l’esponente di decodifica d, descrivendo in dettaglio il procedimento di calcolo seguito.
Soluzione. I primi della forma 187X sono 1871, 1873, e 1877, ma solo l’ultimo di questi divide n. Di conseguenza
abbiamo p = 1877, q = 2447. Ne segue che φ(n) = 4588696, e l’esponente di decodifica si ottiene applicando
l’algoritmo di euclide esteso alla coppia (4588696, 2053) che fornisce il risultato d = 514077.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Compito di Algebra del 2 Luglio 2007
1) Risolvere l’equazione [18]41 [x]41 + [21]41 = −[7]41 + [23]41 [x]41 .
Soluzione. L’equazione è equivalente a [36]41 [x]41 = [13]41 . Abbiamo [36]−1
41 = [8]41 quindi [x]41 = [8]41 [13]41 =
[22]41 .
2) Risolvere il sistema
n
7
≡22 9
n ≡35 −2.
Soluzione. La prima equazione è equivalente a n ≡10 8. La soluzione è quindi n ≡70 68.
3) Sia n = 3894099831611323 . Si dica quali sono le ultime due cifre decimali di n e si calcoli
n mod 99.
Soluzione. Le ultime due cifre decimali di n sono date da n mod 100. Dato che ϕ(100) = 40 abbiamo che
n mod 100 = 613 mod 100 = 81. Per calcolare n mod 99 osserviamo che
389407983161 = 38 · 1005 + 94 · 1004 + 9 · 1003 + 98 · 1002 + 31 · 100 + 61.
Dato che 100i mod 99 = 1 abbiamo che
[389407983161]99 = [38 + 94 + 9 + 98 + 31 + 61]99 = [34]99 .
Essendo ϕ(99) = 60 abbiamo
[n]99 = [34]399 = [1]99 .
4) In un sistema di crittografia RSA, la chiave pubblica consiste nel modulo n = 954631
e dell’esponente di codifica e = 1049. Inoltre scoprite che uno dei due primi che dividono
il modulo termina per 13. Calcolare l’esponente di decodifica d, descrivendo in dettaglio il
procedimento di calcolo seguito.
Soluzione. Tra i numeri che terminano per 13 l’unico che divide n è 1213. Di conseguenza abbiamo p = 1213,
q = 787. Ne segue che φ(n) = 952632, e l’esponente di decodifica si ottiene applicando l’algoritmo di euclide
esteso alla coppia (952632, 1049) che fornisce il risultato d = 469505.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Compito di Algebra del 24 Gennaio 2007
1) Trovare l’ordine di [3]106 in Z∗106 . Si dica poi per quali valori di k si ha [3]k106 −[56]106 = [81]106 .
Soluzione. L’ordine di [3]106 è 52. k ≡52 5.
2) Risolvere il sistema
(−3)n ≡31 2 · 7n
325624n ≡38 1.
Soluzione. La prima equazione è equivalente a 4n ≡31 2, e quindi a n ≡5 3. La seconda equazione è equivalente
a n ≡9 0. Il sistema iniziale ha quindi soluzione n ≡45 18.
3) Calcolare, se esistono, le radici quadrate di [803]899 . Descrivere in dettaglio il procedimento
seguito.
Soluzione. Le radici sono ±[51]899 e ±[268]899 .
4) In un sistema di crittografia RSA, la chiave pubblica consiste nel modulo n = 11459209 e
dell’esponente di codifica e = 1147. Inoltre scoprite che i due primi che costituiscono la fattorizzazione del modulo sono entrambi compresi fra 1000 e 10000 e uno di essi scritto in binario
contiene solamente la cifra 1. Calcolare l’esponente di decodifica d, descrivendo in dettaglio il
procedimento di calcolo seguito.
Soluzione. I numeri che scritti in binario contengono solamente la cifra 1 sono quelli della forma 2k − 1.
La condizione che i numeri siano compresi tra 1000 e 10000 implica che k deve essere compreso fra 10 e 13.
L’unico numero primo di questo tipo è 8191. Di conseguenza abbiamo p = 8191, q = 1399. Ne segue che
φ(n) = 11449620, e l’esponente di decodifica si ottiene applicando l’algoritmo di euclide esteso alla coppia
(11449620, 1147) che fornisce il risultato d = 5380423.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Compito di Algebra del 13 Dicembre 2006
1) Trovare tutte le soluzioni dell’equazione [74]93 [x]93 + [41]93 = [35]93 + [17]93 [x]93 .
Soluzione. L’equazione è equivalente a [57]93 [x]93 = [87]93 le cui soluzioni sono x = {[26]93 , [57]93 , [88]93 }.
2) Risolvere il sistema
803n
3
≡77 38
≡49 18.
3074n
11
Soluzione. Dato che ϕ(77) = 60 abbiamo che la prima equazione è equivalente a 323n ≡77 38, e quindi a
5n ≡77 38 la cui soluzione è n ≡30 11. Dato che ϕ(49) = 42, la seconda equazione è equivalente a 2n ≡49 18 la
cui soluzione è n ≡21 14. Il sistema iniziale è quindi equivalente al sistema
n
n ≡30 11
n ≡21 14
la cui soluzione è n ≡210 161.
3) Sia n = 7776725552 + 38439595 . Si dica quanto vale n mod 162.
Soluzione. Essendo ϕ(162) = 54 e M CD(7, 162) = 1, abbiamo
[77767]25552
= [7]25552
= [7]10
162
162
162 = [61]162 .
Per quanto riguarda il secondo addendo abbiamo 38439 mod 162 = 45 ed essendo M CD(45, 162) = 9 non
possiamo applicare il teorema di Eulero. Però è immediato verificare che per ogni k > 1 vale 45k mod 162 = 81.
Abbiamo quindi che [n]162 = [61 + 81]162 = [142]162 .
4) In un protocollo di Diffie-Hellman i valori pubblici sono p = 2143, g = 24, g a mod p = 921,
g b mod p = 1032. Inoltre riuscite a scoprire che l’esponente a è una potenza di 3 minore di
2000. Calcolare la chiave segreta g ab mod p, descrivendo in dettaglio il procedimento di calcolo
seguito.
2
3
Soluzione. Possiamo calcolare il valore a calcolando g3 mod p, g3 mod p, g3 mod p, etc. fino a quando non
k+1
k
otteniamo il valore 921. Osserviamo che per calcolare il valore g 3
è sufficiente elevare al cubo g 3 quindi
sono richieste solo due moltiplicazioni. Facendo i calcoli in questo modo si ottiene a = 243. Il valore segreto
g ab mod p è dato quindi da 1032243 mod 2143 = 1660.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Prova parziale di Algebra del 23 Novembre 2006
1) Trovare l’ordine di [5]82 in Z∗82 . Si dica poi per quali valori di k si ha [5]k82 + [4]82 = [13]82 .
Soluzione. L’ordine di [5]82 è 20. k ≡20 5.
2) Risolvere il sistema
8454n
3
≡43 11
3 ≡23 13.
n
Soluzione. La prima equazione è equivalente a n ≡7 6, la seconda è equivalente a n ≡11 5. La soluzione è
quindi n ≡77 27.
3) Trovare le soluzioni dell’equazione x2 + x[287]403 + [306]403 = [0]403 . Descrivere in dettaglio
il procedimento seguito. Suggerimento: usare, con le opportune modifiche, la formula per la
risoluzione delle equazioni di secondo grado con coefficienti in R.
√
Soluzione. Applicando la formula x = (−b ± b2 − 4ac)/2, e osservando che [2]−1
403 = [202]403 , otteniamo:
p
x = −[287]403 ± [142]403 · [202]403 .
Essendo le radici quadrate di [142]403 uguali a ±[255]403 e ±[317]403 otteniamo
x = (−[287]403 ± [255]403 ) · [202]403
e
x = (−[287]403 ± [317]403 ) · [202]403 .
da cui ricaviamo le 4 soluzioni [101]403 , [15]403 , [132]403 , [387]403 .
4) Costruire uno schema di condivisione di segreti basato sul teorema cinese del resto, che
permetta a cinque partecipanti A, B, C, D, E di condividere un segreto. Lo schema deve essere
tale che il segreto deve poter essere ricostruito solamente da A, B, C oppure da A, B, D, E.
Qualsiasi altro gruppo di partecipanti non deve essere in grado di ricostruire il segreto. Il modulo
assegnato ad ogni partecipante deve essere maggiore o uguale a 30. Giustificare la risposta.
Soluzione. È sufficiente scegliere 4 numeri primi tra loro maggiori o uguali a 30. Possiamo prendere 31, 32,
33, e 35. Il segreto è identificato da una chiave k compresa fra 0 e 31 · 32 · 33 · 35 − 1 = 1145759. Ai partecipanti
A, B, D, E viene assegnato rispettivamente il valore k modulo 31, 32, 33, 35. Al partecipante C viene assegnato
k mod 33 · 35.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Prova parziale di Algebra del 23 Ottobre 2006
(file pari)
1) Trovare tutte le soluzioni dell’equazione [25]112 [x]112 + [8]112 = [50]112 − [5]112 [x]112 .
Soluzione. L’equazione è equivalente a [30]112 [x]112 = [42]112 le cui soluzioni sono x ∈ {[35]112 , [91]112 }.
2) Dire quali sono i punti della retta 34x + 21y = 3 che hanno coordinate (x, y) entrambe intere
e tali che x + y = −11.
Soluzione. Il problema è equivalente a trovare le soluzioni intere (x, y) dell’equazione diofantea 34x + 21y = 3
che soddisfano al vincolo x + y = −11. La soluzione generale dell’equazione diofantea è x = −24 + 21k, y =
39 − 34k. Affinché sia x + y = −11 deve essere 15 − 13k = −11 da cui k = 2. L’unico punto che soddisfa alle
condizioni richieste è quindi x = 18, y = −29.
3) Su un foglio trovate scritto: “L’equazione diofantea 1188t + 1683s = XY 477234287914
ammette soluzioni.” dove X e Y sono cifre illeggibili. Sapendo che i numeri sono stati scritti
in base 10, trovare due cifre X e Y che rendano l’affermazione vera.
Soluzione. Dato che M CD(1188, 1683) = 99 il numero XY 477234287914 deve essere multiplo di 9 e di 11.
Utilizziamo i criteri di divisibilià in base 10. Affinché XY 477234287914 sia multiplo di 9 deve essere X + Y = 5,
e affinché XY 477234287914 sia multiplo di 11 deve essere Y − X = 1. Una soluzione è quindi X = 2, Y = 3.
4) Da una fontana dovete procurarvi esattamente un litro di acqua, ma avete a disposizione
solamente una damigiana da 4.5 litri e una tanica da 13 litri. Come potete fare? Descrivere
in dettaglio il procedimento.
Soluzione. Vogliamo ottenere 1 litro aggiungendo e togliendo multipli di 4.5 e 13 litri. Osserviamo che
moltiplicando per 2 l’equazione 4.5s + 13t = 1 si ottiene l’equazione diofantea 9s + 26t = 2 la cui soluzione è
s = 6 e t = −2. Ne segue quindi che 4.5 · 6 + 13 · −2 = 1. Per ottenere un litro riempiamo 6 volte la damigiana
versando ogni volta il contenuto nella tanica e svuotando quest’ultima quando è piena. Quando la tanica è
stata svuotata 2 volte abbiamo raccolto 27 litri e ne abbiamo buttati 26, quindi nella damigiana è rimasto
esattamente un litro.
Università del Piemonte Orientale
Corso di Laurea in Informatica
Prova parziale di Algebra del 23 Ottobre 2006
(file dispari)
1) Trovare tutte le soluzioni dell’equazione [74]112 [x]112 + [51]112 = [79]112 + [41]112 [x]112 .
Soluzione. L’equazione è equivalente a [33]112 [x]112 = [28]112 la cui soluzione è x = [28]112 .
2) Dire quali sono i punti della retta 29y = 3 + 21x che hanno coordinate (x, y) entrambe intere
e tali che x + y = −43.
Soluzione. Il problema è equivalente a trovare le soluzioni intere (x, y) dell’equazione diofantea −21x + 29y = 3
che soddisfano al vincolo x+y = −43. La soluzione generale dell’equazione diofantea è x = 33+29k, y = 24+21k.
Affinché sia x + y = −43 deve essere 57 + 50k = −43 da cui k = −2. L’unico punto che soddisfa alle condizioni
richieste è quindi x = −25, y = −18.
3) Su un foglio trovate scritto: “L’equazione diofantea 1144t − 792s = X564625374433Y ammette soluzioni.” dove X e Y sono cifre illeggibili. Sapendo che i numeri sono stati scritti in
base 10, quanto devono valere X e Y affinché l’affermazione sia vera?
Soluzione. Dato che M CD(1144, 792) = 88 il numero X564625374433Y deve essere multiplo di 8 e di 11.
Utilizziamo i criteri di divisibilià in base 10. Affinché X564625374433Y sia multiplo di 8 deve essere Y = 6, e
affinché X5646253744336 sia multiplo di 11 deve essere X = 7.
4) Da una fontana dovete procurarvi esattamente un litro di acqua, ma avete a disposizione
solamente una damigiana da 3.5 litri e una tanica da 12 litri. Come potete fare? Descrivere
in dettaglio il procedimento.
Soluzione. Vogliamo ottenere 1 litro aggiungendo e togliendo multipli di 3.5 e 12 litri. Osserviamo che
moltiplicando per 2 l’equazione 3.5s + 12t = 1 si ottiene l’equazione diofantea 7s + 24t = 2 la cui soluzione
è s = 14 e t = −4. Ne segue quindi che 3.5 · 14 + 12 · −4 = 1. Per ottenere un litro riempiamo 14 volte la
damigiana versando ogni volta il contenuto nella tanica e svuotando quest’ultima quando è piena. Quando la
tanica è stata svuotata 4 volte abbiamo raccolto 49 litri e ne abbiamo buttati 48, quindi nella damigiana è
rimasto esattamente un litro.
Scarica