Nhóm vòng
Nói một cách không hình thức, nhóm có biểu diễn vòng, thì được gọi là nhóm vòng (cyclic group). Các nhóm như thể có nhiều đặc tính rất hấp dẫn và chúng được các ứng dụng rộng rãi trong mật mã học.
Định nghĩa 1.1.10 (Nhóm cyclic, phần tử sinh của nhóm)
Nhóm G gọi là nhóm cyclic, nếu như tồn tại phần tử, sao cho đối với tồn tại số nguyên , thỏa mãn điều kiện . Phần tử a gọi là phần tử sinh của nhóm G. Nếu nhóm G sinh ra bởi a, thì ký hiệu G = .
Ví dụ 1.1.6 (Nhóm cyclic)
-
, bởi vì mọi phần tử của đều có thể biểu diễn dưới dạng tổng của 1 hoặc 5 theo modulo 6.
-
,bởi vì mọi phần tử của đều có thể biểu diễn dưới dạng tích của các số 2 hoặc 5 theo modulo 9
-
-
Nhóm không là nhóm cyclic
-
Cũng dễ dàng chứng minh được rằng nhóm nhân với p là số nguyên tố là một nhóm cyclic.
-
Với là số nguyên tố, thì nhóm là nhóm cyclic với
Không chỉ phần tử đơn vị mà các phần tử khác của nhóm cũng có những tính chất đặc biệt. Một trong các tính chất đó là “khoảng cách” đến phần tử đơn vị.
Định nghĩa 1.1.11 (Hàm Euler)
Đối với n Z, ở đây n 1, hàm Euler (n) bằng số lượng các số nguyên k, sao cho 0 k < n và gcd(k, n) = 1.
Định lý 1.1.18:
-
Nhóm con bất kỳ của nhóm vòng cũng là nhóm vòng.
-
Với mỗi ước số dương d của số a của nhóm a bao gồm chỉ một phân nhóm, mà nó có bậc d.
-
Nếu a = m, thì ak = ord(ak) = m/ gcd(k, m).
-
Với mỗi ước số dương d của số a của nhóm a bao gồm (n) phần tử, mà nó có bậc d.
-
Giả sử a = m. Khi đó nhóm a bao gồm (m) phần tử sinh. Chúng là các phần tử ar, sao cho gcd(r, m) = 1.
Nhóm nhân
Định nghĩa 1.1.12
Nhóm được gọi là nhóm nhân với toán tử nhân của nhóm, bao gồm các phần tử là số nguyên dương, nhỏ hơn n và nguyên tố cùng nhau với n. Nhóm này bao gồm (n) = (p – 1)(q – 1) phần tử.
Nhóm này có nhiều ứng dụng trong lý thuyết số và mật mã học. Đặc biệt là việc tìm bậc của nhóm giúp kiểm tra tính nguyên tố của n. Nếu như bậc của nhóm là n –1 thì n là số nguyên tố.
Ví dụ 1.1.7
-
Cho nhóm , các phần tử của nhóm là 1, 2, 3, 4. Bậc của nhóm là 4. nên 5 là số nguyên tố.
-
Cho nhóm , các phần tử của nhóm là 1, 3, 7, 9. Bậc của nhóm là 4, nên 10 không phải là số nguyên tố.
Đồng hình, đẳng cấu
Định nghĩa 1.1.13 (Đồng hình (homomorphism), đẳng cấu (isomorphism))
Giả sử G1 và G2 là các nhóm, và là các toán tử tương ứng trong các nhóm này. Ánh xạ f: G1 G2 được gọi là đồng hình G1 trong G2, nếu , thỏa mãn biểu thức sau f (a b) = f(a) f(b). Thông thường các toán tử trong các nhóm này không khác nhau, vì vậy điều kiện đồng hình có thể viết dưới dạng f (ab) = f(a)f(b). Tương tự như vậy có thể định nghĩa các nhóm đồng hình con.
Nếu nhóm đồng hình f: G1 G2 là song ánh, với nó f –1(G2) = G1, thì nó được gọi là đẳng cấu của nhóm G1 trong G2.
Ví dụ 1.1.8 (Đồng hình)
-
Phép đồng hình của nhóm nhân (gồm các số thực dương) trong nhóm cộng (gồm các số thực) được thực hiện dưới dạng sau:
log:
log xy = log x + log y, x, y
-
Phép đồng hình của nhóm cộng (gồm các số thực) trong nhóm nhân (gồm các số thực dương) được thực hiện dưới dạng sau:
exp:
exp(x + y) = exp(x) + exp(y), x, y
Ví dụ 1.1.9 (Đẳng cấu)
-
Trong nhóm cyclic . Nhận thấy , nên cho phép thiết lập một đẳng cấu theo quy tắc
-
Tương tự đối với nhóm cũng thành lập được sự đẳng cấu theo quy tắc
Chú ý: phép ánh xạ trong 2 thí dụ trên có hoán vị một vài số hạng !
-
VÀNH
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |