Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 10
Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen
Modulo addieren
Beispiel:
Berechne ohne WTR: (1802 + 246) mod 6.
Um längere Rechnungen zu vermeiden, rechnen wir:
(1802 + 246) mod 6 ≡ (1802 mod 6 + 246 mod 6) mod 6.
1802 mod 6 ≡ 2 mod 6 kann man relativ leicht bestimmen, weil ja 1802
= 1800
246 mod 6 ≡ 0 mod 6 kann man relativ leicht bestimmen, weil ja 246
= 240
Somit gilt:
(1802 + 246) mod 6 ≡ (2 + 0) mod 6 ≡ 2 mod 6.
Modulo multiplizieren
Beispiel:
Berechne ohne WTR: (74 ⋅ 81) mod 11.
Um längere Rechnungen zu vermeiden, rechnen wir:
(74 ⋅ 81) mod 11 ≡ (74 mod 11 ⋅ 81 mod 11) mod 11.
74 mod 11 ≡ 8 mod 11 kann man relativ leicht bestimmen, weil ja 74 = 66 + 8 = 6 ⋅ 11 + 8 ist.
81 mod 11 ≡ 4 mod 11 kann man relativ leicht bestimmen, weil ja 81 = 77 + 4 = 7 ⋅ 11 + 4 ist.
Somit gilt:
(74 ⋅ 81) mod 11 ≡ (8 ⋅ 4) mod 11 ≡ 32 mod 11 ≡ 10 mod 11.
modulo Potenzieren einfach
Beispiel:
Berechne möglichst geschickt: 555128 mod 953.
Die 128 im Exponent ist ja ein reine 2er-Potenz (27).
Deswegen quadrieren wir einfach mit jedem Schritt das Ergebnis und kommen so immer eine 2er-Potenz im Exponenten höher:
Zur technischen Durchführung mit einem TI-WTR bietet sich folgende Vorgehensweise an:
1. 555 -> x
2. mod(x²,953) -> x
- den Pfeil "->" erhält man durch Drücken der [sto->]-Taste
- die x-Taste ist direkt darüber
- "mod" erhält man durch [math]->NUM->8:mod
- das Komma "," erhält man durch Drücken von [2nd][.]
1: 5551=555
2: 5552=5551+1=5551⋅5551 ≡ 555⋅555=308025 ≡ 206 mod 953
4: 5554=5552+2=5552⋅5552 ≡ 206⋅206=42436 ≡ 504 mod 953
8: 5558=5554+4=5554⋅5554 ≡ 504⋅504=254016 ≡ 518 mod 953
16: 55516=5558+8=5558⋅5558 ≡ 518⋅518=268324 ≡ 531 mod 953
32: 55532=55516+16=55516⋅55516 ≡ 531⋅531=281961 ≡ 826 mod 953
64: 55564=55532+32=55532⋅55532 ≡ 826⋅826=682276 ≡ 881 mod 953
128: 555128=55564+64=55564⋅55564 ≡ 881⋅881=776161 ≡ 419 mod 953
modulo Potenzieren große Zahlen
Beispiel:
Berechne möglichst geschickt: 745193 mod 953.
Wir berechnen zuerst mal alle 2er-Potenzen, die kleiner sind 193 (grauer Kasten).
Dann schauen wir die Binärdarstellung von 193 an und zerlegen 193 in eine Summer von 2er-Potenzen:
193 = 128+64+1
1: 7451=745
2: 7452=7451+1=7451⋅7451 ≡ 745⋅745=555025 ≡ 379 mod 953
4: 7454=7452+2=7452⋅7452 ≡ 379⋅379=143641 ≡ 691 mod 953
8: 7458=7454+4=7454⋅7454 ≡ 691⋅691=477481 ≡ 28 mod 953
16: 74516=7458+8=7458⋅7458 ≡ 28⋅28=784 ≡ 784 mod 953
32: 74532=74516+16=74516⋅74516 ≡ 784⋅784=614656 ≡ 924 mod 953
64: 74564=74532+32=74532⋅74532 ≡ 924⋅924=853776 ≡ 841 mod 953
128: 745128=74564+64=74564⋅74564 ≡ 841⋅841=707281 ≡ 155 mod 953
745193
= 745128+64+1
= 745128⋅74564⋅7451
≡ 155 ⋅ 841 ⋅ 745 mod 953
≡ 130355 ⋅ 745 mod 953 ≡ 747 ⋅ 745 mod 953
≡ 556515 mod 953 ≡ 916 mod 953
Es gilt also: 745193 ≡ 916 mod 953
erweiterter Euklid'scher Algorithmus
Beispiel:
Berechne mit Hilfe des erweiterten Euklid'schen Algorithmus das Modulo-61-Inverse zur Zahl 24.
Also bestimme x, so dass 24 ⋅ x ≡ 1 mod 61 gilt:
Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 61 und 24
| =>61 | = 2⋅24 + 13 |
| =>24 | = 1⋅13 + 11 |
| =>13 | = 1⋅11 + 2 |
| =>11 | = 5⋅2 + 1 |
| =>2 | = 2⋅1 + 0 |
also gilt: ggt(61,24)=1
Jetzt formen wir jede Zeile von unten nach oben um indem wir das Prokukt auf die andere Seite bringen.
Wir starten mit der zweitletzten Zeile:
| 1= 11-5⋅2 | |||
| 2= 13-1⋅11 | eingesetzt in die Zeile drüber: | 1 |
= 1⋅11 -5⋅(13 -1⋅ 11)
= 1⋅11 -5⋅13 +5⋅ 11) = -5⋅13 +6⋅ 11 (=1) |
| 11= 24-1⋅13 | eingesetzt in die Zeile drüber: | 1 |
= -5⋅13 +6⋅(24 -1⋅ 13)
= -5⋅13 +6⋅24 -6⋅ 13) = 6⋅24 -11⋅ 13 (=1) |
| 13= 61-2⋅24 | eingesetzt in die Zeile drüber: | 1 |
= 6⋅24 -11⋅(61 -2⋅ 24)
= 6⋅24 -11⋅61 +22⋅ 24) = -11⋅61 +28⋅ 24 (=1) |
Es gilt also: ggt(61,24)=1 = -11⋅61 +28⋅24
oder wenn man -11⋅61 auf die linke Seite bringt:
1 +11⋅61 = +28⋅24
Es gilt also: 28⋅24 = 11⋅61 +1
Somit 28⋅24 = 1 mod 61
28 ist also das Inverse von 24 mod 61
Schlüsselpaar für RSA
Beispiel:
Berechne mit dem RSA-Verfahren ein Schlüsselpaar zu den beiden Primzahlen p = 101 und q = 67. Aus Sicherheitsgründen sollte der selbst gewählte geheime Schlüssel nicht zu klein sein, hier also mindestens 500.
