マトリックス充填の可解性


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行列次元はn × n n 1 です。からまでの整数を使用してを埋めます。An×n(n1)1 nA1n

要件:

  1. 各列は、順列です。1 nA1,,n
  2. 2行で形成される部分行列は、同じ列をことはできません。A

質問:

要件を満たすマトリックスを埋めることは可能ですか?

暗号化との関係:

各行番号はプレーンテキストに対応しています。各列はキーに対応しています。キーはインジェクションを定義するため、各列は順列でなければなりません。2番目の要件は、2つのメッセージの完全な機密性です。


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これにcr.crypto-securityのタグを付けた場合、それが暗号/セキュリティにどのように関連するかを述べることができれば、質問が改善されます。
デイブクラーク

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単純な観測:このような行列は、n≤4に対して存在します。n≤3の場合、すべての順列を取ります。n = 4の場合、唯一の解決策は、すべての偶数順列またはすべての奇数順列を使用することです。
伊藤剛

ありがとう、伊藤。実際に、手でときに答えを思いつきました。しかし、場合、物事はずっと難しくなります。指数爆発が発生します。N 5n4n5
サイカー

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(1)問題はコーディング理論に関連していると思い、タグとして追加しました。(2)別の観察:問題は次のようにも述べることができます。Bの最初のn列のそれぞれが同じ数のn回の繰り返しであり、Bが問題の条件2を満たすようなサイズn×(n ^ 2)の行列Bを見つけます。そのようなBが存在する場合、Bの最後のn(n-1)列は順列でなければなりません。逆に、条件1と条件2を満たす任意の行列Aは、Aの左にN述べ列を取り付けることにより、行列Bに変換することができる
剛伊藤

回答:


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剛、コメントで素晴らしい観察!これで問題はほぼ解決したと思います。

次の2つの質問を検討してください

  1. 長さ行 が存在するため、どの列にも数が2回現れず、行の各ペアについて、列によって指定されたすべての順序付けられたペアが区別されますか?n n 1 kn(n1)
  2. 行のペアごとに、列で指定されたすべての順序付けられたペアが異なるように、長さ行 が存在しますか?n 2kn2

ツヨシのコメントによると、質問(1)で値を達成できれば、質問(2)でも同じ値を達成できることがわかります。ここで、質問(2)の値を達成できる場合、質問(1)の値を達成できることを示します。したがって、これら2つの質問に対する答えはほぼ同じです。k k k 1kkkk1

1n{1,2,,n}k1nk1

kn2k2 34kjiji

nnn2nn=6kk=Ω(nc)c1

n=6k6×6n=10k=4


n2nn1nnn1n=6

これは非常に良い接続です。答えてくれてありがとう!重要な点:ウィキペディアによると、n-1個の直交ラテン方格が、n個の素数だけでなく、n個の素数の累乗に対して存在することが知られています。
伊藤剛

@剛-おっと。私はそれを知っていました。私はちょうどそれを間違って言った。構造は有限フィールドから来ます。修正していただきありがとうございます。今すぐ修正。
ピーターショー

そう思いました。:)
伊藤剛

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これは部分的な解決策です。nが素数の場合、このような行列が存在します。

してみましょうFは、オーダーの有限フィールドでのn。我々は、コンストラクトNを × NN -1)、その行によって標識される行列Fを持つカラム(によって標識され、F ∖{0})× F、及びそのエントリにあるF、以下のように:の行目を(ab)というラベルの付いた列はai + bで与えられます。つまり、各列はFの 1次多項式に対応します。次に、各列にはFの各要素が含まれます 2つの異なる次数1の多項式の値は多くても1つの点で一致する可能性があるためです。

(あなたは、そのエントリにあるマトリックスが必要な場合、{1、...、N }代わり中のFの要素交換Fを用いて、{1、...、N }を任意)。


n+1

@Artem:特に、この質問を直交ラテン方格に結び付けるピーターの答えを考えると、あるかもしれません。(免責事項:私の非専門家の見解では、直交ラテン方格、MUB、コンビナトリアルデザイン、ユニタリデザイン、SIC-POVMはほとんど区別できません。)
伊藤剛

伊藤さん、どうもありがとう!このデザインは本当にきれいに見えます!
サイカー
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