الگوریتمهای محاسباتی در میدانهای توسیع F(α) و حلقه F[x]
بر اساس محاسبات مندرج در تصویر پنجم دستنوشتهها، برای ساختار جبری میدان توسیع F(α) ≅ F[x]/〈p(x)〉 (که در آن p(x) چندجملهای کمینه و ناتحویل به درجه n است)، دو الگوریتم محاسباتی اساسی حاکم است:
الگوریتم ۱: الگوریتم تقسیم و نمایش یکتای عناصر به منزله بردار
هدف: نمایش هر عضو دلخواه f(α) ∈ F(α) بر حسب پایهی استاندارد { 1, α, α2, ..., αn-1 }.
مراحل الگوریتم:
ورودی: چندجملهای f(x) ∈ F[x] و چندجملهای کمینه p(x) با deg(p(x)) = n.
اجرای تقسیم اقلیدسی: تقسیم f(x) بر p(x) در F[x] جهت یافتن خارجقسمت q(x) و باقیمانده r(x):
f(x) = q(x) · p(x) + r(x) , deg(r(x)) < n
ارزیابی روی ریشه (α): چون p(α) = 0 است، داریم:
f(α) = q(α) · p(α) + r(α) = q(α) · 0 + r(α) = r(α)
خروجی: بسط یکتای r(α) به صورت ترکیب خطی اعضای پایه:
r(α) = c0 + c1α + c2α2 + ... + cn-1αn-1 (ci ∈ F)
الگوریتم ۲: الگوریتم اقلیدس تعمیمیافته و محاسبه وارون ضربی در F(α)
هدف: از آنجا که F(α) یک میدان است، هر عضو ناصفر g(α) ≠ 0 باید وارون ضربی [g(α)]-1 داشته باشد. این الگوریتم نحوهی محاسبهی وارون را تعیین میکند.
مراحل الگوریتم:
ورودی: چندجملهای g(x) به طوری که g(α) ≠ 0 (یعنی p(x) شمارندهی g(x) نیست).
بررسی اول بودن متقابل: چون p(x) در F[x] تحویلناپذیر است و p(x) ∤ g(x)، بنابراین بزرگترین مقسومعلیه مشترک آنها برابر ۱ است:
gcd(g(x), p(x)) = 1
همانی بزو (Bezout's Identity): با اعمال الگوریتم اقلیدس تعمیمیافته، چندجملهایهای u(x) و v(x) در F[x] یافت میشوند به طوری که:
u(x) · g(x) + v(x) · p(x) = 1
ارزیابی روی α: با جایگذاری α، چون p(α) = 0 است، جمله دوم حذف میشود:
u(α) · g(α) + v(α) · 0 = 1 ⇒ u(α) · g(α) = 1
خروجی: عنصر وارون به دست میآید:
[g(α)]-1 = u(α)
نتیجه ساختاری و جبری:
این دو الگوریتم اثبات میکنند که عمل جمع، ضرب و وارونسازی در جبر F(α) کاملاً الگوریتمیک بوده و با استفاده از حساب پیمانهای در حلقه خارجقسمتی F[x]/〈p(x)〉 انجام میپذیرد. همچنین بعد این فضا به عنوان فضای برداری روی F متناهی و برابر است با:
[F(α) : F] = deg(p(x)) = n
در این وبلاگ به ریاضیات و کاربردهای آن و تحقیقات در آنها پرداخته می شود. مطالب در این وبلاگ ترجمه سطحی و اولیه است و کامل نیست.در صورتی سوال یا نظری در زمینه ریاضیات دارید مطرح نمایید .در صورت امکان به آن می پردازم. من دوست دارم برای یافتن پاسخ به سوالات و حل پروژه های علمی با دیگران همکاری نمایم.در صورتی که شما هم بامن هم عقیده هستید با من تماس بگیرید.