Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät

Tämä pro gradu -tutkielma käsittelee lineaarisia Diofantoksen yhtälöryhmiä. Tällä tarkoitetaan, että ratkaistavana on samanaikaisesti useampia lineaarisia kokonaislukukertoimisia yhtälöitä, joille etsitään kokonaislukuratkaisua. Diofantoksen yhtälöt ovat yleisesti laajempi kokonaisuus, josta lineaar...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Seppänen, Miro
Other Authors: Faculty of Sciences, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Department of Mathematics and Statistics, Matematiikan ja tilastotieteen laitos, University of Jyväskylä, Jyväskylän yliopisto
Format: Master's thesis
Language:fin
Published: 2024
Subjects:
Online Access: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/93836
_version_ 1826225754397999104
author Seppänen, Miro
author2 Faculty of Sciences Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Department of Mathematics and Statistics Matematiikan ja tilastotieteen laitos University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto
author_facet Seppänen, Miro Faculty of Sciences Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Department of Mathematics and Statistics Matematiikan ja tilastotieteen laitos University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto Seppänen, Miro Faculty of Sciences Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Department of Mathematics and Statistics Matematiikan ja tilastotieteen laitos University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto
author_sort Seppänen, Miro
datasource_str_mv jyx
description Tämä pro gradu -tutkielma käsittelee lineaarisia Diofantoksen yhtälöryhmiä. Tällä tarkoitetaan, että ratkaistavana on samanaikaisesti useampia lineaarisia kokonaislukukertoimisia yhtälöitä, joille etsitään kokonaislukuratkaisua. Diofantoksen yhtälöt ovat yleisesti laajempi kokonaisuus, josta lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät ovat erikoistapaus. Kokonaislukukertoimiset yhtälöt ovat saaneet nimekseen Diofantoksen yhtälöt kreikkalaisen matemaatikon Diofantos Aleksandrialaisen mukaan. Pro gradu -tutkielman lähtökohtina toimivat lukion matematiikasta tutut lineaarinen yhtälöryhmä sekä Diofantoksen yhtälö. Lukion oppikirjoissa nämä kaksi aihetta esitetään erillään ja ovat toisistaan selvästi eroavia aiheita. Tässä tutkielmassa yhdistetään nämä kaksi aihetta yhdeksi kokonaisuudeksi lineaarisiksi Diofantoksen yhtälöryhmiksi. Lineaarisille Diofantoksen yhtälöryhmille esitetään tutkielmassa tuloksia, joita vertaillaan lineaarisen yhtälöryhmien sekä Diofantoksen yhtälöiden vastaaviin tuloksiin. Lineaarisen yhtälöryhmän ja lineaaristen Diofantoksen yhtälöryhmien välillä esitetään niiden samankaltaisuus ratkaisujoukon kohdalla. Ratkaisujoukot pitävät sisällään yhtälöryhmän yksittäisratkaisun sekä yhtälöryhmän homogeenisen osan ratkaisun. Lineaarisen yhtälöryhmän kohdalla ratkaisujoukon homogeenista osaa kutsutaan lineaariavaruudeksi ja lineaaristen Diofantoksen yhtälöryhmien kohdalla hilaksi. Lineaaristen Diofantoksen yhtälöryhmien ja Diofantoksen yhtälöiden kohdalla samankaltaisuutta löydetään ratkaisumenetelmistä. Molemmissa ratkaisumenetelmissä Eukleideen algoritmi on merkittävässä osassa. Diofantoksen yhtälöiden tapauksessa Eukleideen algoritmia suoritetaan pääsääntöisesti algebrallisesti, kun taas lineaaristen Diofantoksen yhtälöryhmien tapauksessa Eukleideen algoritmi on piilotettuna matriisikertolaskuun. Tutkielmassa kuitenkin osoitetaan, että itse asiassa algoritmit hyödyntävät Eukleideen algoritmia samalla tavalla. Lineaaristen Diofantoksen yhtälöryhmien ratkaisemista varten pro gradu -tutkielmassa tärkeimpinä sisältöinä toimivat Smithin normaalimuoto ja Siegelin lemma. Smithin normaalimuodon avulla lineaarinen Diofantoksen yhtälöryhmä voidaan muuttaa ekvivalenttiin muotoon yksinkertaisemman lineaarisen Diofantoksen yhtälöryhmän kanssa, josta sen ratkaiseminen on yksinkertaisempaa. Siegelin lemma taas antaa arviota lineaarisen Diofantoksen yhtälöryhmän homogeeniselle osalle. Lemman avulla homogeenisen osan ratkaisun koolle pystytään antamaan arvio. Tutkielman lopuksi lineaarisia Diofantoksen yhtälöryhmiä tutkitaan opetuksen näkökulmasta. Diofantoksen yhtälöiden ratkaisumenetelmiä sekä esitystapoja lukion oppikirjoissa vertaillaan tämän tutkielman ratkaisumenetelmiin ja esitystapoihin. Vertailussa pyritään löytämään yhtäläisyyksiä sekä eroavaisuuksia. Lisäksi aivan tutkielman viimeisenä asiana pohditaan, miten Diofantoksen yhtälöiden opettamista voitaisiin kehittää kouluissa. Pohdinnoissa mietitään muun muassa, miten koulussa Diofantoksen yhtälöiden avulla voitaisiin luoda syvempää ymmärrystä lineaarisiin yhtälöryhmiin.
first_indexed 2024-03-07T21:00:49Z
format Pro gradu
free_online_boolean 1
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Vehkalahti, Roope", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "Sepp\u00e4nen, Miro", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2024-03-07T07:10:49Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2024-03-07T07:10:49Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2024", "language": null, "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/93836", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "T\u00e4m\u00e4 pro gradu -tutkielma k\u00e4sittelee lineaarisia Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhmi\u00e4. T\u00e4ll\u00e4 tarkoitetaan, ett\u00e4 ratkaistavana on samanaikaisesti useampia lineaarisia kokonaislukukertoimisia yht\u00e4l\u00f6it\u00e4, joille etsit\u00e4\u00e4n kokonaislukuratkaisua. Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6t ovat yleisesti laajempi kokonaisuus, josta lineaariset Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4t ovat erikoistapaus. Kokonaislukukertoimiset yht\u00e4l\u00f6t ovat saaneet nimekseen Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6t kreikkalaisen matemaatikon Diofantos Aleksandrialaisen mukaan. \n\nPro gradu -tutkielman l\u00e4ht\u00f6kohtina toimivat lukion matematiikasta tutut lineaarinen yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4 sek\u00e4 Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6. Lukion oppikirjoissa n\u00e4m\u00e4 kaksi aihetta esitet\u00e4\u00e4n erill\u00e4\u00e4n ja ovat toisistaan selv\u00e4sti eroavia aiheita. T\u00e4ss\u00e4 tutkielmassa yhdistet\u00e4\u00e4n n\u00e4m\u00e4 kaksi aihetta yhdeksi kokonaisuudeksi lineaarisiksi Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhmiksi. Lineaarisille Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhmille esitet\u00e4\u00e4n tutkielmassa tuloksia, joita vertaillaan lineaarisen yht\u00e4l\u00f6ryhmien sek\u00e4 Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6iden vastaaviin tuloksiin.\n\nLineaarisen yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4n ja lineaaristen Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhmien v\u00e4lill\u00e4 esitet\u00e4\u00e4n niiden samankaltaisuus ratkaisujoukon kohdalla. Ratkaisujoukot pit\u00e4v\u00e4t sis\u00e4ll\u00e4\u00e4n yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4n yksitt\u00e4isratkaisun sek\u00e4 yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4n homogeenisen osan ratkaisun. Lineaarisen yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4n kohdalla ratkaisujoukon homogeenista osaa kutsutaan lineaariavaruudeksi ja lineaaristen Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhmien kohdalla hilaksi. \n\nLineaaristen Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhmien ja Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6iden kohdalla samankaltaisuutta l\u00f6ydet\u00e4\u00e4n ratkaisumenetelmist\u00e4. Molemmissa ratkaisumenetelmiss\u00e4 Eukleideen algoritmi on merkitt\u00e4v\u00e4ss\u00e4 osassa. Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6iden tapauksessa Eukleideen algoritmia suoritetaan p\u00e4\u00e4s\u00e4\u00e4nt\u00f6isesti algebrallisesti, kun taas lineaaristen Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhmien tapauksessa Eukleideen algoritmi on piilotettuna matriisikertolaskuun. Tutkielmassa kuitenkin osoitetaan, ett\u00e4 itse asiassa algoritmit hy\u00f6dynt\u00e4v\u00e4t Eukleideen algoritmia samalla tavalla.\n\nLineaaristen Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhmien ratkaisemista varten pro gradu -tutkielmassa t\u00e4rkeimpin\u00e4 sis\u00e4lt\u00f6in\u00e4 toimivat Smithin normaalimuoto ja Siegelin lemma. Smithin normaalimuodon avulla lineaarinen Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4 voidaan muuttaa ekvivalenttiin muotoon yksinkertaisemman lineaarisen Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4n kanssa, josta sen ratkaiseminen on yksinkertaisempaa. Siegelin lemma taas antaa arviota lineaarisen Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4n homogeeniselle osalle. Lemman avulla homogeenisen osan ratkaisun koolle pystyt\u00e4\u00e4n antamaan arvio.\n\nTutkielman lopuksi lineaarisia Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhmi\u00e4 tutkitaan opetuksen n\u00e4k\u00f6kulmasta. Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6iden ratkaisumenetelmi\u00e4 sek\u00e4 esitystapoja lukion oppikirjoissa vertaillaan t\u00e4m\u00e4n tutkielman ratkaisumenetelmiin ja esitystapoihin. Vertailussa pyrit\u00e4\u00e4n l\u00f6yt\u00e4m\u00e4\u00e4n yht\u00e4l\u00e4isyyksi\u00e4 sek\u00e4 eroavaisuuksia. Lis\u00e4ksi aivan tutkielman viimeisen\u00e4 asiana pohditaan, miten Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6iden opettamista voitaisiin kehitt\u00e4\u00e4 kouluissa. Pohdinnoissa mietit\u00e4\u00e4n muun muassa, miten koulussa Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6iden avulla voitaisiin luoda syvemp\u00e4\u00e4 ymm\u00e4rryst\u00e4 lineaarisiin yht\u00e4l\u00f6ryhmiin.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by Paivi Vuorio (paelvuor@jyu.fi) on 2024-03-07T07:10:49Z\nNo. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2024-03-07T07:10:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0\n Previous issue date: 2024", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "46", "language": "", "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.mimetype", "value": "application/pdf", "language": null, "element": "format", "qualifier": "mimetype", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "fin", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Lineaariset Diofantoksen yht\u00e4l\u00f6ryhm\u00e4t", "language": null, "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-202403072302", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Mathematics and Statistics", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Matematiikan ja tilastotieteen laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Teacher education programme in Mathematics", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Matematiikan opettajankoulutus", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": "", "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.copyright", "value": "\u00a9 The Author(s)", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "copyright", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "openAccess", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "4041", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "matematiikka", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "lukuteoria", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.content", "value": "fulltext", "language": null, "element": "format", "qualifier": "content", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_93836
language fin
last_indexed 2025-02-18T10:54:11Z
main_date 2024-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2024
online_boolean 1
online_urls_str_mv {"url":"https:\/\/jyx.jyu.fi\/bitstreams\/c4b217bb-660d-48a2-a65d-f14b2eb34e40\/download","text":"URN:NBN:fi:jyu-202403072302.pdf","source":"jyx","mediaType":"application\/pdf"}
publishDate 2024
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Seppänen, Miro Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät Teacher education programme in Mathematics Matematiikan opettajankoulutus 4041 matematiikka lukuteoria
title Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät
title_full Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät
title_fullStr Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät
title_full_unstemmed Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät
title_short Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät
title_sort lineaariset diofantoksen yhtälöryhmät
title_txtP Lineaariset Diofantoksen yhtälöryhmät
topic Teacher education programme in Mathematics Matematiikan opettajankoulutus 4041 matematiikka lukuteoria
topic_facet 4041 Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics lukuteoria matematiikka
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/93836 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-202403072302
work_keys_str_mv AT seppänenmiro lineaarisetdiofantoksenyhtälöryhmät