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これは楽しい数学マジック!
            ー第3回ー
数学で実現?     テレパシーから手品まで、超速算術も



               	
              	
             森井昌克	
     morii@eedept.kobe-u.ac.jp
    (神戸大学大学院?工学研究科)	
    森井
これは楽しい数学マジック!
 数学で実現?    テレパシーから手品まで、超速算術も
                	
?? 本日の主題
 –? 速算術
   ?? 文字通り、早く簡単に計算する方法
   ?? 複利計算:?72の法則
   ?? おつりを簡単に求める?
 –? 手品
   ?? トランプ手品
 –? テレパシーと暗号?
   ?? 以外と身の回りにある暗号

               神戸大学大学院?森井昌克	
   2
専门は暗号なんです!?
これは楽しい数学マジック(その3)
複利計算	
?? 100万円を1%で1000年預ければ、いくら
   になる?




      100万円?x?(1.01)1000= 2億円	



           神戸大学大学院?森井昌克	
         5
複利計算	
?? 低金利時代ですが、バブルの時は年利5%と
   いう定期もありました。
?? 金利が年5%とは、1万円を預ければ1年後
   に1万5百円になります。
?? 2年後には1万1千円ではなく、この1万5百
   円に利子5%がつく事にまります。これを複利
   といいます。
?? 年利5%で1万円を預けた場合、倍の2万円
   になるには何年かかるでしょうか。	
        神戸大学大学院?森井昌克	
   6
複利計算	




神戸大学大学院?森井昌克	
   7
複利計算	




神戸大学大学院?森井昌克	
   8
72の法則	
?? 72の法則とは、元本を2倍にする際の年数と
   金利を求める方法です。正確ではありません
   が、簡単におおよその値をもとめることができ
   ます。それは?(金利)[%] (年数)[年]=72	




           神戸大学大学院?森井昌克	
    9
複利計算の雑学?	
?? 少しの努力でもそれを続ければ大成し、少し
   でも気を抜き続ければ皆無となる!
 –? それを数学的に証明すると?




         神戸大学大学院?森井昌克	
   10
複利計算の雑学?	
?? 少しの努力(1.01)を2回続けても?
      1.01!1.01 =1.020
?? でもそれを100回続けると?
           100
      1.01 =2.705
?? 少し手を抜く(0.99)ことを2回続けても?
      0.99!0.99 = 0.980
?? でもそれを100回続けると?
                 100
        0.99 =0.366
             神戸大学大学院?森井昌克	
   11
おつりの速算術	
?? 768円の買い物で1,000円でのおつりは?
 –? 1000-768=232
 –? 999から引いて、1を加える
   ?? 999?768+1=232
?? 足し算を引き算に?
 –? 37+88=125
 –? 37+(100?12)=37?12+100=125	


               神戸大学大学院?森井昌克	
     12
これは楽しい数学マジック(その3)
トランプマジック	
?? トランプを使って、カード当てゲームを行う。
 –? トリックのタネは数学	




           神戸大学大学院?森井昌克	
   14
これは楽しい数学マジック(その3)
神戸大学大学院?森井昌克	
   16
神戸大学大学院?森井昌克	
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神戸大学大学院?森井昌克	
   19
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身近な暗号	
?? ICOCA とPiTaPa
身近な暗号	
?? ICOCA とPiTaPa
身近な暗号	
?? ICOCA とPiTaPa
  –? FeliCa
     ?? ソニー製の非接触ICカード
        –? リーダ/ライタが市販されていて読込書込可能
  –? 一部のデータは読める!?
     ?? いつ利用したかという履歴は見れる!
  –? 暗号モードが存在する
     ?? 読込書込はできない!
     ?? IDAは偽造出来る??
身近な暗号	
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?? その他、ネット社会(デジタル社会)のどこ
   でも何でも
 –? 情報を守るための最後の砦;暗号
 –? そして
  ?? (狭い意味の)暗号だけでなく、印鑑や書名のかわ
     りも。
    –? 私が私である事を保証してくれる「暗号」
    –? ネット社会の身分証明書
        ?? パスワードや身分証明者では守れない
狈贬碍(2009年4月15日)	




     神戸大学大学院?森井昌克	
   26
狈贬碍ニュース(2010年4月17日)
暗号とは	
?? 暗号を数式で表すと	
          共通鍵暗号	

             C = f (K, M )
	
                  !1
             M = f (K, C)
          Mは平文(メッセージ)、Cは暗号文、Kは鍵、fは
	
          暗号化関数、f-1は符号関数
暗号とは	
?? 小さな秘密(K)で大きな秘密(M)を守る事!
 –? 小さな秘密(手持ちの風呂敷)で大きな秘密(大
    事な書類、持ち物)を覆ってしまう。
 –? 小さな秘密(K)は大事!
 –? パスワード(暗証番号)はその一例
  ?? 小さな秘密(パスワード)で大事なもの(銀行口座の全
     財産など)を守る	
                 C = f (K, M )
                           !1
                 M = f (K, C)
          神戸大学大学院?森井昌克	
         29
暗号を使うためには	
?? 小さな秘密を相手(信頼出来る)と持ち合わな
   ければ、暗号が使えない
 –? 風呂敷の包み方(K)を相手が知らなければ、相
    手が風呂敷を解けない!!	


  相手に小さな秘密(K)を届ける
 (小さな秘密を共有しないと行けない)	

         神戸大学大学院?森井昌克	
      30
鍵共有	
?? 互いに秘密の鍵を持っておく必要が有る	
          共通鍵暗号	

             C = f (K, M )
	
                  !1
             M = f (K, C)
          –? 安全な通信路を用いて、予め送る?
	
             ?? 大きな矛盾
鍵共有をどう実現する	
?? テレパシーができれば…?実現?
 –? 相手にテレパシーで小さな秘密を送る事が出来
    れば、誰にも知られずに秘密を共有	


     でも、テレパシー?	

同時に「同じ秘密」を思いつく事が出来れば!
    (他の人は思いつかない!)	
         神戸大学大学院?森井昌克	
     32
鍵共有をどうする?	
?? 数学で実現する
 –? 数学トリックを使う
  ?? A(暗号化側)とB(復号側)だけがある数字を思いつく
  ?? 他の人は絶対に思いつかない
    –? 正確には確率的に思いつかない
 –? 離散対数問題を利用する
  ?? ちょっと難しいですが…?そんなものがあると思って	




           神戸大学大学院?森井昌克	
         33
鍵共有を実現する	
?? Diffee-Hellman(DH)法
  –? 離散対数問題を利用
  –? 一方向性関数
                a
           y= g mod p
    ?? 易しい問題!
      –? gとpとaを与えて、yを計算
    ?? 難しい問題!
      –? gとpとyを与えて、aを計算
これは楽しい数学マジック(その3)
今回のまとめ
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