@bozedai

Какие существуют практические примеры применения арифметики колец и полей?

Всем привет! Сейчас изучаю алгебру, а конкретно конечные поля и кольца. И все примеры и упражнения абстрактные. А какие существуют практические применения этих арифметик? В школе вот все задачи были про поезда или пироги, а здесь есть такие?
  • Вопрос задан
  • 167 просмотров
Решения вопроса 1
wataru
@wataru Куратор тега Математика
Разработчик на С++, экс-олимпиадник.
В криптографии просто куча применений. Всякие RSA, DH, эллиптические кривые - это все основано на свойствах некоторых особых конечных полей.

Но мне нравится такой пазл: есть таблица из лампочек-кнопок n x m. Какие-то горят, какие-то - нет. Можно нажать на какую-то лампочку и она переключится. Но вместе с ней переключатся и 4 соседние лампы (если нажали на угловую кнопку - то только 2). Нужно погасить все лампы за минимальное количество нажатий. Как ее вообще решать без полного или частичного перебора? Важно заметить, что 2 раза нажимать на лампу бессмысленно, потому что эти 2 нажатия просто отменят друг друга. Еще не важно, в каком порядке нажимать на лампы. Конечный результат будет одинаковый.

А дальше, подключается математика! Введем переменные x_ij - сколько раз мы нажимаем на лампочку в позиции i, j. Эти переменные - это элементы поля по модулю 2. Потому что 2 раза нажать на кнопку - то же самое, что и 0 раз нажать. Составляем линейные уравнения, что сумма нажатий на все кнопки, влияющие на данную лампу - дает 0 или 1 по модулю 2 (в зависимости от того, горит ли эта лампа изначально).

А дальше эту систему уравнений можно просто решать методом гаусса. Почему? Ведь он работает с вещественными числами? Но нет! Гауссу по-фигу над каким полем работать. Делаем все вычисления по модулю 2 - и получим решение в виде 0 и 1 для всех переменных.

Поля по модулю простых чисел еще можно, например, использовать для реализации быстрого преобразования фурье для быстрого умножения длинных чисел без использования операций с float, что требуется в стандартной реализации (она вообще с комплексными числами работает). И такая реализация быстрее и точнее.
Ответ написан
Пригласить эксперта
Ответы на вопрос 2
uvelichitel
@uvelichitel
habrahabr.ru/users/uvelichitel
Криптография. Биткоин строится на арифметике эллиптических кривых над конечными полями.
Ответ написан
Griboks
@Griboks
У абстракций подобного уровня нет практических применений, но они позволяют упростить более простые задачи. Стандартное применение на практике выглядит так:
1. Рассматриваем практическую систему чисел.
2. Доказывает, что она является группой.
3. Теперь мы можем использовать готовые свойства и формулы для нашей конкретной системы чисел. Т. е. мы пропустили несколько десятков страниц формул для нашей задачи.
Ответ написан
Комментировать
Ваш ответ на вопрос

Войдите, чтобы написать ответ

Войти через центр авторизации
Похожие вопросы