Fachbereich Mathematik/Informatik

Jugend forscht '98

Magische Verschlüsselung
mit sprunghaft gefüllten Körpern

 
Mathematik
Positionsbestimmung
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Durch die Sprungmethode mit der neuen Notation läßt sich die Position einer bestimmten Zahl im Körper einfach ermitteln. Man wandelt dazu die Zahl in eine d-stellige Zahl im Zahlensystem mit der Basis n um. Die niederwertigste Ziffer wird mit dem move1 multipliziert, die höherwertigeren mit den folgenden moves. Die Addition dieser Koordinaten mit der Startposition ergibt dann die Position der Zahl.
Im Quadrat sieht die Formel wie folgt aus:

p1 := ( s1 + w1*m11 + w2*m21 ) mod n
p2 := ( s2 + w1*m12 + w2*m22 ) mod n

In der dritten Dimension kommt eine weitere Ordinate hinzu:

p1 := ( s1 + w1*m11 + w2*m21 + w3*m31 ) mod n
p2 := ( s2 + w1*m12 + w2*m22 + w3*m32 ) mod n
p3 := ( s3 + w1*m13 + w2*m23 + w3*m33 ) mod n

Dabei sind:

p1, p2, p3: Position der Zahl
s1, s2, s3: Position der 0 (Startposition)
m11, m12, m13: move1
m21, m22, m23: move2
m31, m32, m33: move3
w1, w2, w3: Ziffern der Zahl
w1 + w2*n + w3*n*n: Zahl

Bei variabler Dimension kann dieses Gleichungssystem durch Schleifen realisiert werden.

Diese Formeln können in der Vektorschreibweise dargestellt werden. Die Sprünge kommen darin in Form einer Matrix vor:

Im 2-Dimensionalen (Quadrat):
Im 3-Dimensionalen (Würfel):
Allgemein:

Dabei sind:

Position der Zahl
Startposition der 0
M Matrix mit den Sprüngen
Zahl im Zahlensystem der Basis n, zerlegt als Vektor (1. Ziffer = x1, 2. Ziffer = x2, ...)

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Fassung vom 3.2.1999

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Jan Theofel und
Martin Trautmann