Salve sono uno studente e sto cercando di capire perchè le due funzioni polinomiali x2 e x3 + x2 - x nell'anello Z3 hanno lo stesso comportamento. Come è possibile se per x = 2 la prima assume il valore 4 e la seconda assume valore 10. Sul mio libro afferma il contrario. Sapete spiegarmi il perchè anche corredato da un esempio?
l'anello Z3 è un insieme molto semplice, formato da soli tre numeri (0, 1 e 2), con due operazioni: l'addizione e la moltiplicazione.
Per
capire come sono definite queste operazioni, devi immaginare che i tre
numeri siano i resti dalla divisione per 3 (da qui il 3 nel nome Z3
dell'anello) di uno qualsiasi dei numeri naturali. Nella tabella qui
sotto trovi alcuni numeri nella prima riga e i resti della loro
divisione per 3 nella seconda
| | |||||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| 1 | 2 | 0 | 1 | 2 | 0 | 1 | 2 | 0 | 1 | 2 | 0 | 1 | 2 | 0 | 1 | 2 | 0 | 1 | 2 |
come vedi, man mano che i numeri si susseguono, i resti si ripetono ciclicamente – tant'è che Z3 si chiama anche gruppo ciclico (di ordine 3).
Ciascuna delle colonne della tabella può essere riscritta in un modo "più matematico" con la seguente notazione
che si leggono "8 è uguale (o meglio congruo) a 2 modulo 3", "9 è uguale (o meglio congruo) a 0 modulo 3", "16 è uguale (o meglio congruo) a 1 modulo 3".
Puoi verificare che la congruenza modulo 3 è un'equivalenza, cioè è riflessiva (n = n mod3), simmetrica (se n = m mod3 allora m = n mod3) e transitiva (se n = m mod3 e m = p mod3 allora n = p mod3). Allo stesso modo, puoi verificare che i resti si "comportano bene" rispetto all'addizione e alla moltiplicazione (dei numeri naturali); e questo ci permette di definire l'addizione (+) e la moltiplicazione (x) in Z3 con le due seguenti tabelline pitagoriche
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Detto questo non è difficile definire i polinomi che ti interessano (x2 e x3 +x2 -x) per mezzo di un'ultima tabella (tieni conto che i valori da calcolare sono solo tre!)
| x | 0 | 1 | 2 |
| x2 | 0 | 1 | 1 |
| x3 +x2 -x | 0 | 1 | 1 |
E da questa puoi ben vedere che le due funzioni sono la stessa.
Quello che non hai osservato è che i due valori che tu citi (4 e 10) in Z3 coincidono, perchè i numeri naturali 4 e 10 sono congruenti modulo 3 ed equivalgono entrambi a 1.
Potresti infine desiderare sapere perchè i due polinomi coincidono. Provo a risponderti un po' più generalmente.
Come forse sai, è possibile costruire il gruppo ciclico Zn non solo con n = 3 ma con ogni numero naturale. Ebbene, se tu prendi il caso particolare in cui n sia un numero primo p, in Zp si verifica il seguente fatto