Кіріспе
Шектеулі өрістегі түпкі элементтің ең кіші полиномы, коэффициенттерінің ең үлкен ортақ бөлгіші 1-ге тең болатын полиномдар. Шектеулі өріс теориясында, математиканың бір саласы, түпкі полином – GF(p^m) шектеулі өрісінің түпкі элементінің ең кіші полиномы. Яғни, 1=GF(p) = 'Z'/p'Z' коэффициенттері бар, m дәрежелі F(X) полиномы, егер ол моник болса және GF(p^m) өрісінде α түбірі болса, онда ол түпкі полином болып табылады, яғни бүкіл GF(p^m) өрісін құрайды. Бұл α-ның GF(p^m) өрісінде бірліктің (p^m - 1) түпкі түбірі екенін білдіреді.
polynomials such that the greatest common divisor of the coefficients is 1
In finite field theory, a branch of mathematics, a primitive polynomial is the minimal polynomial of a primitive element of the finite field GF(p^(m)). This means that a polynomial F(X) of degree m with coefficients in 1=GF(p) = 'Z'/p'Z' is a primitive polynomial if it is monic and has a root α in GF(p^(m)) such that is the entire field GF(p^(m)). This implies that α is a primitive (p^(m) − 1) root of unity in GF(p^(m)).
Қасиеттері
Барлық минималды көптіктер қайталанбайтын болғандықтан, барлық бастапқы көптіктер де қайталанбайды. Бастапқы полиномиалда нөлден өзге тұрақты мүше болуы керек, әйтпесе ол x-ке бөлінеді. GF(2) үстінде x + 1 – бастапқы полиномиал, ал қалған барлық бастапқы полиномиалдарда терминдердің саны тақ болады, себебі 2-ге модульдік арифметикада жұп саны бар кез келген полиномиал x + 1-ге бөлінеді (оның түбірі 1 болады). p саны жай сан болатын GF(p) өрісіндегі m дәрежелі F(x) қайталанбайтын полиномиал, егер F(x) xⁿ – 1-ді бөлетін ең кіші оң бүтін n саны 1 = n = pᵐ – 1 болса, онда ол бастапқы полиномиал болып табылады. m дәрежелі бастапқы полиномиал GF(pᵐ) өрісінде m түрлі түбірге ие, олардың барлығы pᵐ – 1 ретімен сипатталады, яғни олардың кез келгені өрістің көбейту тобын тудырады. GF(p) өрісінде дәл φ(pᵐ – 1) бастапқы элемент және φ(pᵐ – 1) / m бастапқы полиномиал бар, олардың әрқайсысы m дәрежелі, мұнда φ – Эйлердің тотиент функциясы. GF(pᵐ) өрісіндегі бастапқы элемент α-ның алгебралық түйіндестері α, , , , және сондықтан F(x) бастапқы полиномиалының нақты түрі болады. Осы түрдегі полиномиалдың коэффициенттері, GF(pⁿ) өрісіндегі кез келген α үшін, міндетті түрде бастапқы болмаса да, GF(p) өрісінде жатады, себебі полиномиал Фробен автоморфизмін оның коэффициенттеріне қолданғанда өзгермейді (оны қолдану арқылы) және Фробен автоморфизмінің өрісі GF(p) болып табылады.
Мысалдар
GF(3) бойынша x^(2) + 1 көпмүшесі толық ажыратылмайды, бірақ примитивті емес, өйткені ол x^(4) − 1-ге бөлінеді: оның түбірлері 4-реттік циклдық топты жасайды, ал GF(3^(2))-нің көбейту тобы 8-реттік циклдық топ болып табылады. Ал x^(2) + 2x + 2 көпмүшесі примитивті. Оның түбірінің бірін α деп белгілейік. Содан кейін, 1-ден кіші және оған өте жақын натурал сандар 1, 3, 5 және 7 болғандықтан, GF(3^(2))-дегі төрт примитивті түбір α, α^(3), α^(5) және α^(7) болады. Примитивті түбірлер α және α^(3) алгебралық түрде байланысты. Шындығында, қалған примитивті түбірлер α^(5) және α^(7) де алгебралық түрде байланысты және екінші примитивті көпмүше жасайды: 3-дәрежелі GF(3^(3)) примитивті элементтерге ие. 3-дәрежелі әр примитивті көпмүшенің үш түбірі бар, олардың барлығы міндетті түрде примитивті, сондықтан 3-дәрежелі примитивті көпмүшелер бар. Бір примитивті көпмүше – x^(3) + 2x + 1. Оның түбірінің бірін γ деп белгілейік, алгебралық түрде байланысты элементтері γ^(3) және γ^(9) болады. Басқа примитивті көпмүшелер γ^(r) примитивті элементтеріне қатысты 26-ға өте жақын r мәнімен құрылған алгебралық байланысты жиындықтармен байланысты:
For degree 3, GF(3^(3)) has primitive elements. As each primitive polynomial of degree 3 has three roots, all necessarily primitive, there are primitive polynomials of degree 3. One primitive polynomial is x^(3) + 2x + 1. Denoting one of its roots by γ, the algebraically conjugate elements are γ^(3) and γ^(9). The other primitive polynomials are associated with algebraically conjugate sets built on other primitive elements γ^(r) with r relatively prime to 26:
Псевдокезекті биттерді құру
GF(2) өрісіндегі примитивті көпмүшелер, екі элементі бар өріс, псевдокездейсоқ биттерді жасау үшін қолданылуы мүмкін. Шындығында, максималды цикл ұзындығы бар (2n − 1, мұнда n – сызықтық кері байланыс тізбектік регистрінің ұзындығы) кез келген сызықтық кері байланыс тізбектік регистрі примитивті көпмүшеден құрастырылуы мүмкін. Жалпы, GF(2) өрісіндегі m дәрежелі примитивті көпмүше үшін, бұл процесс сол тізбекті қайталамай тұрып 2m − 1 псевдокездейсоқ биттерді шығарады.
CRC кодтары
Циклдік артық кодты тексеру (CRC) – хабарлама биттерінің тізбегін GF(2) арқылы полиномның коэффициенттері ретінде қарастырып, оны да GF(2) арқылы белгілі бір генераторлық полиномға бөлу арқылы жұмыс істейтін қателерді анықтау коды; CRC математикасына қараңыз. Бастапқы полиномдар немесе олардың еселіктері кейде генераторлық полиномдарды таңдау үшін жақсы болып табылады, себебі олар хабарлама биттерінің тізбегіндегі қашықтығы 2n – 1-ге дейін болатын екі биттік қателерді сенімді түрде анықтай алады, мұндағы n – бастапқы полиномның дәрежесі.
Бастапқы триномиалдар
Бастапқы полиномиалдардың пайдалы класы – бастапқы триномиалдар, олар тек үш нөлдік емес мүшеден тұрады: xr + xk + 1. Олардың қарапайымдылығы арқасында әлдеқайда кішкентай және жылдам сызықтық кері байланыс тізбектік тіркегіштерін жасауға болады. Триномиалдардың бастапқылығын табу және тексеру үшін бірнеше әдістер бар. GF(2) арқылы алынған полиномиалдар үшін, егер 2r − 1 Мерсендік сандық сан болса, r дәрежелі полиномиал примитивті болу үшін міндетті түрде бөлшектік емес болуы керек. (Бөлшектік емес полиномиал берілген жағдайда, егер x периоды 2r − 1 санының бөлшектік емес көбейткіші болса ғана, ол примитивті емес. Сандық сандарда бөлшектік емес көбейткіштер болмайды.) Мерсен бұралағы псевдо-кезекті сандар генераторы триномиалды қолданбаса да, ол осы қасиеттен пайдаланады. Ричард Брент x74207281 + x30684570 + 1 сияқты осы формадағы примитивті триномиалдардың тізімін жасап жатыр. Бұл 274207281 − 1 ≈ 3 үлкен кезеңді псевдо-кезекті сандар генераторын құру үшін қолданылуы мүмкін.