From ecff8149fa720132df82dde4d38641732f1f4906 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: raj_mathe <raj.dahya@math.uni-leipzig.de>
Date: Wed, 2 Dec 2020 16:34:22 +0100
Subject: [PATCH] master > master: Kritzelei

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 protocol/woche6/README.md |  2 +-
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@@ -1,27 +1,32 @@
-$13^{1003}\mod 5$
+## Berechnung von $a^{b}\mod c$ ##
 
-$=3^{1003}\mod 5$
+### Ein Beispiel: ###
 
-$=3^{1003}\mod 5$
+Berechne $13^{1003}\mod 5$.
 
-$3^0=\boxed{1}$
-$3^1=\boxed{3}$
-$3^2=9\equiv \boxed{4}$
-$3^3=3^2\cdot 3\equiv 4\cdot 3 =12\equiv \boxed{2}$
-$3^4=3^3\cdot 3\equiv 2\cdot 3 =6\equiv \boxed{1}$
+Es gilt $13^{1003}\mod 5=3^{1003}\mod 5$
 
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-$3^5=3^4\cdot 3\equiv 1\cdot 3=3$
+Jetzt berechnen wir tabellarisch die multiplikative Untergruppe $\langle 3\rangle$:
 
-----
+| $n$ | $3^{n}$ |
+|-------|-------|
+| $0$ |$3^0=\boxed{1}$ |
+| $1$ | $3^{1}=\boxed{3}$ |
+| $2$ | $3^{2}=9\equiv \boxed{4}$ |
+| $3$ | $3^{3}=3^2\cdot 3\equiv 4\cdot 3 =12\equiv \boxed{2}$ |
+| $4$ | $3^{\boxed{4}}=3^3\cdot 3\equiv 2\cdot 3 =6\equiv \boxed{1}$ |
+
+Darum gilt für alle $k,r\in\mathbb{N}$:
 
 $3^{4k+r}=3^{4k}\cdot 3^{r}=(3^{4})^{k}\cdot 3^{r}\equiv 1^{k}\cdot 3^{r}=1\cdot 3^{r}=3^{r}$
 
+modulo $5$. Das heißt, es reicht aus (in _diesem_ konkreten Fall) den Exponenten modulo $4$ zu berechnen, und dann $3^{\text{Rest}}$ zu berechnen:
+
 $1003=4\cdot 250 + \boxed{3}$
 
-$\Longrightarrow$ $3^{1003}\equiv 3^{3}\mod 5=2$
+Also gilt $3^{1003}\equiv 3^{3}\equiv 2\mod 5$.
 
+**Beachte!**
+Wenn $n\in\mathbb{P}$ (wie oben), dann für $k\in\{1,2,\ldots,n-1\}$ gilt $k^{e}\not\equiv 0$. Warum? (1) da $n$ prim ist, ist jedes $1\leq a <n$ invertierbar (bzgl. Multiplikation) in $\intgr/n\intgr$. Sei $a$ das Inverse von $k$. Dann gilt $a^{e}\cdot k^{e} = (ak)^{e}\equiv 1^{e}=1$, sodass $k^{e}$ bzgl. Multiplikation invertierbar ist und damit insbesondere niemals gleich $0$ sein kann (modulo $n$).
 
-Wenn $n=p\in\mathbb{P}$, dann für $k\in\{1,2,\ldots,n-1\}$ gilt $k^{e}\not\equiv 0$. (Wegen Ex. von Inversen: ist $a$ das Inverse von $k$, dann ist $a^{e}$ das Inverse von $k^{e}$.)
-
-Wenn $n\notin\mathbb{P}$, dann kann es sein, dass es $k\in\{1,2,\ldots,n-1\}$ gibt, so dass $k^{e}\equiv 0$.
+Aber, wenn $n\notin\mathbb{P}$, dann kann es durchaus sein, dass ein $k\in\{1,2,\ldots,n-1\}$ existiert, so dass $k^{e}\equiv 0\mod n$ für ein $e\in\ntrl$. Zum Beispiel $n=81$ und $k=3$. Dann $k^{4}\equiv 0\mod n$.
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