čtvrtek 30. dubna 2015

První máj

Bylo brzké ráno, první máj, ranní máj, bakalářky čas...

Aneb včera jsem psala zhruba 10 hodin, dnes mne čeká podobný úděl. Na moji bakalářku to má blahodárný vliv, v podobě asi 20 stránek, se kterými jsem celkem spokojená. Bohužel to zatím stále nesnižuje ten hrozivý počet dvou kapitol (a tedy asi dalších 10-12 stran), které stále ještě mám napsat.

Ale to nevadí, protože mě to hrozně baví. Hraji si teď s algebraickou teorií čísel, potřebuji jak klasickou část, tak trochu obecnější znění. Na jednu stranu se ta teorie dá vybudovat pro téměř libovolné okruhy, ale taky se na to dá dívat z pohledu věcí, které znám a kterým trochu rozumím. Takže mám radost, že můžu psát volně, podle sebe, nemusím pořád konzultovat nějaké články nebo knížky a přitom to většinou je docela dobře.

Před rokem a půl jsem se začala zajímat o zákony reciprocity, což přirozeně vede na class field theory. Tu jsem se stále ještě nenaučila, pořád je co dělat a na tohle mám ještě asi trochu čas, ale když se teď vracím zpátky k těm krásným definicím Frobenia a všem těm drobnostem, co mne předtím tak nadchly v Langově Algebraické teorii čísel a podobně. Spoustu z těch nádherných věcí jsem propašovala do své bakalářky, ale některé věci se tam jednoduše nevlezly...

No, už se těším, až budu mít bakalářku za sebou a budu mít čas se pořádně naučit všechny ty krásné odbočky, na které jsem narazila při psaní!

Moje bakalářka taky bude umělecké dílo...
My thesis will be a work of arts!

Yesterday I spent some 10 hours writing my thesis, today my lot will be quite similar. It is doing quite well to my thesis, in the form of some 20 pages I am content with. However, it still leaves two chapters (10-12 pages), which are yet unwritten and it is a gruesome realisation.

But never mind, because I am having a lot of fun. I am playing with algebraic number theory, I need both the classical theory and some slightly general notions. On one hand, the theory can be built up for almost any ring, but I can also regard it from the viewpoint of things I do know already and understand a bit. So I am quite happy that I can write freely, following my intuition, I don't have to consult any books or articles and mostly it turns out right!

A year and a half ago I got interested in reciprocity laws, which naturally leads to class field theory. I haven't learnt that yet as there is still a lot of things to do and I do have some time for that, but now I go back to those beautiful things and all the little details that I was so excited about in Lang's Algebraic number theory and other books. I have managed to smuggle some of the marvellous gems, but there are so many oter things...

Well, I do look forward to being finished with my thesis and having time for all the beautiful asides I met during my writing!

úterý 28. dubna 2015

Update on my thesis

In part of an ongoing experiment, I decided to leave the Czech version to the end of the article. Jako součást probíhajícího experimentu jsem se rozhodla nechat český text až na konec tohoto příspěvku.

As some of you have undoubtedly noticed, I am progressing with my thesis. So far, I have reduced the number of chapters so only $2$ of them are unfinished, I have made several very minor changes to the overall appearance (such as finally changed most of the template to be in English) and I have occasionally added some mathematics.

There have been several breaks in my writing...

...each of which has made me appreciate the progress I have made since last opening the .tex file. A couple of my writing idiosyncrasies deserve to be shared:
  • I have almost completely abandoned my footnotes. I hear some of you exclaiming that little "Yes!", it is time for celebration. I know how annoying this was for some of you, as almost invariably my footnotes were attached to a mathematical constant, changing $L$ to $L^2$ and the like. This also contributed to reducing my footnote: theorem ratio from $9:2$ to $3:8$ in Chapter $2$. Success!
  • I have almost done away with the adventurous suspense for the reader. I have used to keep my reader in dark, whether they would get a proof or not, frankly, whether I was in a middle of a proof at the time or not. I have learnt some useful phrases such as "Now we go on to prove" or "For the proof, we make use of the following definition" to signalise that there is a proof coming! And surprisingly enough, I have even included the proofs afterwards. Awesome me.
  • I have limited my beautiful sarcasm to the minimum. I have even omitted the lengthy checking that we can factor such complicated numbers as $1,2,4$ and that division by $2$ is something that can be carried out quite easily. 
  • I have refrained from using dashes in the mathematical mode to avoid derision for my Bminus prefixes. 
  • I have even corrected the part which I have been most proud of to say true things and not complete gibberish (as regrettably was the case), thus justifying my pride in my creation. 
However, still a long way to go! So wish me luck and I will keep you posted :)

Někteří z Vás si určitě všimli, že postupuji se svou bakalářkou. Prozatím se mi podařilo snížit počet kapitol tak, že pouze $2$ z nich jsou nedopsané, změnila jsem poněkud roztvržení a celkový vhled, ale i šablonu textu, takže většina věcí už je v angličtině, a místy jsem i přidala nějakou matematiku.

Měla jsem při svém psaní několik delších přestávek...
to listí tam je proto, aby ta fotka byla autentická a Vy mi věřili, že jsem tam opravdu byla...

...a díky každé z nich jsem dokázala ocenit, jaký pokrok jsem udělala od posledního otevření .tex. O několik osobitých drobností bych se s Vámi chtěla podělit:
  • Téměř jsem se zbavila svých poznámek pod čarou. Vím, že někteří z Vás na to zareagují nadšeným "Ano!", zaslouží si to oslavu. Zejména proto, že moje otravné poznámky téměř bez výhrady odkazovaly z matematických konstant, takže $L$ najednou bylo $L^2$ a podobně. Taky to trochu snížilo můj poměr poznámky pod čarou : matematické věty v druhé kapitole z $9:2$ na $3:8$! Paráda!
  • Téměř jsem odstranila dobrodružství a napětí pro čtenáře. Do poslední chvíle jsem vždy tajila, jestli po mém výroku přijde důkaz či aspoň ospravedlnění, někdy jsem dokonce zatajovala, že jsem zrovna uprostřed důkazu. Naučila jsem se užitečné fráze jako "Teď ukážeme" a "K důkazu se nám bude hodit následující definice", abych ukázala, že bude důkaz! A dokonce jsem tam potom ty důkazy i napsala. Jsem prostě úžasná.
  • Krotím svůj sarkasmus na minimum. Dokonce jsem vypustila svůj zdlouhavý důkaz, že čísla $1,2$ a $4$ můžeme rozložit na prvočísla docela snadno a že i dělení dvěmi se dá dělat docela snadno.
  • Vypustila jsem používání pomlčky v matematickém textu, aby se moje předpony vyhnuly posměchu, že jsou Bé mínus. 
  • Dokonce jsem spravila část, na kterou jsem byla nejvíc hrdá, takže obsahuje i nějaké správné věci a nejenom naprostý blábol (což tak bohužel bylo), takže teď můžu být právem pyšná!
Nicméně, pořád je na tom ještě spousta práce. Tak mi přejde hodně štěstí a já Vás budu detailně informovat!

úterý 21. dubna 2015

A brief note

Some of you might be wondering what happened to my eagerness in writing. Well, it's not gone as such, I have had some nice thoughts I would like to share (though the best one so far I have unfortunately forgotten, well, I hope it was good enough a thought to remember it in due time). However, life is not fair. To get back on track, I will start with a brief thank you:

To all of you who have supported my family and me, I wish to express my endless gratitude. It was some difficult time and no doubt it will be tough for some time still, so please, remain as great as you have been. It does mean a lot and your comfort is well appreciated and needed.

Někteří z Vás už jste se mohli divit, co že se to stalo s mým pisatelským nadšením. Jak to říct, ještě úplně nevyprchalo, měla jsem pár pěkných nápadů, se kterými bych se s Vámi ráda podělila (i když svůj nejlepší jsem bohužel zapomněla, a tak doufám, že to byl tak dobrý nápad, že si na to časem vzpomenu). Nicméně, život není fér. Abych se do toho zase dostala, chtěla bych napsat krátké děkuji:

Všem z Vás, kteří podporovali mou rodinu a mne, patří můj nekonečný dík. Bylo to náročné období a bezpochyby to po nějaký čas bude těžké i nadále, takže prosím, buďte pořád tak skvělí. Znamená to pro mne mnoho a Vaše podpora je pro mne velmi cenná a potřebná.




pondělí 6. dubna 2015

Easter in Kenya

Okay, having started writing some 5 new article but never being able to finish them, I begin to feel a bit uncomfortable. I do apologize to my dear readers! There are so many beautiful things happening in the world now, such as the spring coming, Easter, beautiful weather (certainly for the Netherlands) and my (by all measures nominal but seminal in impact) progress with my thesis. Here is a page I am very very happy about: "Behold!"

Rozepsala jsem asi pět článků, z nichž se mi žádný nepodařil dokončit, tak jsem z toho trochu nervózní. Moc se omlouvám! Ve světě se děje tolik nádherných věcí, začíná jaro, jsou Velikonoce, nádherné počasí (alespoň na nizozemské poměry) a udál se (v každém směru nitěrný avšak svým dopadem zásadní) pokrok v mé bakalářce. Tady přidávám stránku, která se mi strašně líbí:
It is visually appealing, isn't it? I am proud of myself.
Vizuálně se mi to hrozně líbí. Jsem na sebe pyšná.

But I would be damned if I didn't tell you what I was doing recently. Surely it included a fair deal of sunbathing, hanging around at the stadium, the forests (oh yes, I am stooping so low to call these things here forests, may my home woodlands forgive me!) and bike trails. I have really come to terms with my anxieties concerning biking and I think I do have a special connection with my bike. And I have almost mastered the art of locking my bike, the only recent incident I can recall was yesterday, whilst unlocking I managed to deflate half of my tire. Otherwise, I think we are made for each other.

Ale musím Vám říct, co jsem poslední dobou dělala. Samozřejmě to bylo z velké části opalování, poflakování se kolem stadionu, v lesech (ano, tak hluboko jsem klesla, že zdejší porost nazývám lesy, snad mi hvozdy mé domoviny odpustí!) a taky cyklostezky. Překonala jsem své úzkosti co se týče jízdy na kole a myslím, že si s mým kolem už opravdu rozumíme. A už jsem skoro ovládla dávné řemeslo zamykání svého kola, jediný incident, co si tak vybavím, se stal včera, kdy se mi při odemykání podařila napůl vypustit duše. Jinak si ale myslím, že jsme pro sebe jak stvořeni.
The stumps along the path are scary but nobody else is concerned so they are probably supposed to be there. Ty pahýly kolem cesty mě trochu děsí, ale podle všeho tam mají být.

So, except for that, what notable things have crossed my path that touched me very deeply? I do not think I have the strength to comment very extensively on these, however, many others have said interesting things so I encourage you to pursue these topics further:

  • Kenya university massacre: attackers razing the university, killing anyone who couldn't quote from Quran. Death toll almost 150 but expected to rise. For God's sake, it's a university. A religious terrorist attack on universities. I am so grateful to be able to study so this horrendous massacre touches me deeply.
  • Balkan recent history, that is things that have happened in the 90's. Not only reading my beloved Christopher Hitchens, but also through discussions with my friends, I seem to be finally closing the gaps in my history knowledge. 
  • Similarly, Coursera.org's course "The Emergence of the Modern Middle East" has been great food for thought. Apart from all the sensitive recent matters, about which I still have to form an educated opinion, it brought to light certain aspects of the great wars never before mentioned to me, as the Armenian genocide. This brought up again the topic of atrocities committed at the very end of the WWII in my own country, as previously pointed out to me by my dear mother.
Takže kromě toho, co se v mém životě poslední dobou událo? Nemyslím si, že mám dost sil na to rozebírat do detailu každou z těchto věcí, ale spousta lidí už o nich napsala zajímavé věci, tak se vyplatí si o tom něco najít:
  • Masakr na keňské univerzitě: útočníci prošli kampus a postříleli všechny, kdo nedokázali citovat Korán. Téměř 150 obětí, očekávají se další (z řad 80 zraněných). Proboha, vždyť je to univerzita. Jsem hodně vděčná, že můžu studovat, takže se mne tenhle nábožensky motivovaný teroristický útok hodně dotýká.
  • Balkánská historie, zejména 90. léta. Nejenom při čtení mého milovaného Christopha Hitchense, ale taky skrze povídání si s přáteli. Konečně to vypadá, že si doplním své mizivé znalosti moderních dějin.
  • Podobně, na Courseře teď běží kurz "The Emergence of the Modern Middle East", co hodně vybízí k přemýšlení. Kromě všech těch citlivých moderních témat, na které jsem si ještě nevytvořila dostatečně vzdělaný názor, mě to přivedlo k některým věcem z velkých válek, o kterých jsem předtím nevěděla, třeba Arménská genocida. A taky mě to přivádí ke zvěrstvům, které byly spáchány na samém konci druhé světové u nás doma, jak mi již dříve ukázala moje drahá maminka. 
However, I should look on the bright side of life (those unfamiliar with Life of Brian should look this up). There is so much beauty in this world, look!

Nicméně, měla bych se dívat na světlé stránky (viz Monty Python). Na světě je tolik krásných věcí, podívejte!


pondělí 30. března 2015

In preparation for my second talk

Připravuji se na svůj druhý přednes v rámci zdejšího bakalářského semináře a zatím to vypadá, že se mám opravdu na co těšit. Rozhodla jsem se částečně opustit téma své bakalářské práce, tedy, opustit svůj milovaný algoritmus a věnovat se té krásné obecné teorii, ze které vzešel.

I am in the process of preparation for my second talk at the bachelor seminar. So far, it looks that it's going to be a lot of fun for me. I decided to partly desert my thesis topic, that is, lay off my beloved algorithm and entertain myself with the beautiful theory, from which it arose.

Samozřejmě, kdyby to šlo jen tak, říct si, že teď začnu pracovat, to bych si skákala. Nicméně jen taková hloupost jako podívat si na program semináře, kdo o čem povídal, se většinou zvrtne v prozkoumávání nové a zajímavé matematiky. Dnes mě nadchlo jedno z nabízených témat bakalářských prací, a to velmi propracovaný způsob zvonění kostelních zvonů (možná to má co do činění s tím, že v Leidenu zvony zvoní pořád), viz zde:

http://pub.math.leidenuniv.nl/~jongrsde/bachsem-2015/change_ringing.pdf

Of course, if only it were possible to say that you're going to start working and actually do so, I would be so happy. However, even such a stupid little thing as to look at the program of the seminar to see who was talking and what about can make me explore all the new and exciting mathematics. Today I was amazed by one of the thesis topics, it is a very intricate way how to ring the church bells (maybe it has something to do with the fact that in Leiden there are always some bells ringing), see the link above.

Zejména stránka na wikipedii (dostupná pouze v angličtině) je pro mne skvělé pročtení. To je ovšem dáno tím, že některá slova si v hlavě překládám jedním jediným (osvědčeným) způsobem. Třeba "quite" snad pokaždé překládám jako "docela", nicméně již několik let spokojeně používám "docela" ve významu poněkud podobnému slovu "poněkud" (a nikdo z mých konverzačních partnerů si nikdy nestěžoval). Takže $n!$ je pro velké $n$ poněkud velké číslo. A kdo z vás se tomu nechichotá, nemá ponětí o matematice či kráse a rozmanitosti českého jazyka :)

Especially the page at Wikipedia is a beautiful read for me. This might be given by the fact that I tend to translate some words in a peculiar way, which is bound to make me giggle. Such as "quite", which I've been long using (somewhat inaccurately) as "somewhat" - nobody has ever complained. So $n!$ is a somewhat large number for $n$ somewhat large. And those who are not giggling know nothing about mathematics or the beauty of languages :)

Já věděla, že se nemám pouštět do filozofování o jazyku. Ze skříně na mě vypadl kostlivec, křivda na historii, které jsem nezabránila, když jsem mohla. Slovo řád je jedno z nejvíce nadužívaných pojmenování v matematice. Pokud to někdo trumfnete, ráda změním svůj žebříček. Nicméně v teorii čísel a algebře se s řády setkáváte pořád. Není proto divu, když objektu pocházejícímu z Dedekindova ordnung, anglicky prostě order, má smysl říkat po vzoru našich ruských bratří порядок, tedy pořádek. Avšak tímto se dopouštíme velkého omylu, neboť Dedekind sledoval biologickou klasifikaci pocházející od Carla Linného, když už jsme měli rod a třídu (genus a class), další objekt pojmenoval prostě řád. Avšak jakmile jednou zavedete notaci, už se od ní těžko upouští...

I know I shouldn't have started thinking about languages. I opened the closet and the skeleton fell on me, such injustice done to history that I didn't prevent even though I should have. The word order is one of the most overused words in mathematics. If anyone thinks they can beat it, I will be more than happy to change my top list, however, in algebra and number theory, there are orders everywhere. In Czech, it does make some sense to avoid order, coming from Dedekind's ordnung, by making use of a Czech translation of the local version of our Russian brothers, which is порядок. However, doing this we make a huge mistake because Dedekind was making use of Linnaean taxonomy, since we've already had genus and class back then, which makes the Czech notation the same řád as any other order is. But once you fix a notation, you cannot easily abandon it...

Tak, už jsem opět klidná. Objektivně uznávám, že v tomto případě o pojmenování zas tak nejde. Tady žádnou škodu nenapáchá, protože řád i pořádek mají zhruba stejně daleko k jakékoliv představě o objektu, který jsem ani nepopsala. Což mi připomíná mé nedávné opětovné toulky topologií, tam si myslím, že na českou terminologii můžeme být opravdu pyšní. Není divu, národe Eduarda Čecha (http://cs.wikipedia.org/wiki/Eduard_%C4%8Cech). Ach, jak skvěle se nám topologie učí, když každý pojem hned prozradí, o co vlastně jde. Ale možná je to tím, že mne topologii učil topolog a spíš než počítat jsem se od něj naučila představovat si...

So I've calmed down again. I have to admit that, in this case, the name does not matter at all. It doesn't do any harm here since both řád and pořádek are equally far from any useful visualization of the object I have not really described. But it reminds me of my recent repeated perambulation in the realms of topology, in which we, the Czech, can be really proud of our nomenclature. No surprise, since we are the nation of Eduard Čech (http://en.wikipedia.org/wiki/Eduard_%C4%8Cech). How easy it is for us to learn topology when every name reveals the true nation of the object. But maybe I am biased since I was taught topology by a topologist and more than to compute I learnt to see...



sobota 21. března 2015

So it's official.

A lot of things have happened since my last post. I remember that while writing the last post some two weeks ago, I had a lot on my plate, especially some difficult decisions to make. Some of the things have been resolved now, to my unending and still very much exhilarating exuberance I have accepted a place in the Algant course, about which most of you must have heard from me - I was only talking about it all the time when I mentioned my future plans. So, next year Regensburg, the year after that Leiden again <3 And after that, who knows? Any suggestions? There are so many things one can do. Unfortunately, no Cambridge. Not yet.

I have been very lucky recently. So many good things have happened to me or to people around me, such as the discovery of this beautiful handout

https://www.math.lsu.edu/~verrill/teaching/math7280/jacobian/jacobianpdf.pdf

which I simply need to share, though I have shared it with some of you already. Its only drawback is that I got distracted and started reading Cassels, which is unbelievable and amazing and surpasses the source. Well, I guess that happens. And I am quite happy with my Cassels (horrified I have realised that I should have been at a party now, sorry guys, too many things happening)...

Or the rediscovery of Kummer theory which I've finally understood in a satisfactory way, mostly due to the fact that I have finally seen it in its full beauty, in action (personal note: thank you!). I have spent a lot of time talking to various people about life, world and mathematics and (re)discovered many strange but appealing things. I finished the first chapter of my thesis and did some useful work on the following ones, so even in this aspect I am progressing.

However, not everything has been as positive as this account may sound, in short, I have freed up much more time in my life for mathematics than I would have preferred to have. Anyway, now when it's here, what else could I do but to do my best with it? Also, I can finally play with my jigsaw Rembrandt. And that is fun.

And as for Leiden - the spring has begun (as all of you certainly know). It's almost long-sleeve only weather outside and when it gets sunny, one can jog in shorts. It is so pleasant to live here. Basically, the only day, when it was ugly and overcast, was yesterday - during the eclipse. Well, well, well. At least I was able to work most of the day!

How I look forward to all the beautiful things waiting for me! My summer will be beautiful and it is still only forming... Well, basically, I knew that even before, because why wouldn't it be beautiful? Come on, guys. It's the same as with what people say about Holland - why would you want it to rain all the time? See how lovely the weather is when you stop wishing for such stupid things? BTW, anyone who would like to join me in my summer?

In any case, wish me luck. Luck is always useful and it looks like there are some difficult days waiting for me now.


sobota 7. března 2015

Cosmos is a huge place

Once you've seen the world, you can't just go back and forget how big the place is. How huge. Enormous. It's really big. And things are so different in other parts of the world. So strange. So alien. Yet so familiar. Perhaps it is because the human brain tends to compare the current experience with what you've seen already and then gives you the most similar comparison. However, it is enough to look at the evening starts to remember what is the true scope of the universe. It's tremendously big.

Když jednou poznáte svět, nemůžete to už vrátit a zapomenout, jak velký je. Jak obrovský. Nesmírný. Je fakt velký. A tolik věcí je tak odlišných v jiných částech světa. Tak zvláštních. Tak cizích. A přece tak známých. Možná je to tím, že lidský mozek každou informaci porovnává s tím, co již zažil, aby pak dodal nejvěrnější připodobnění. Nicméně stačí se večer podívat na hvězdy, aby si člověk uvědomil, jaké jsou rozměry vesmíru. Jsou neuvěřitelně velké.

Yet the details are what makes it so beautiful. Avšak jsou to právě detaily, které svět dělají tak překrásným.

Several things have happened that made me think about my home and my place in the universe. First, I have been away from home for five weeks now, I've never been away for so long before. It does make me feel homesick from time to time, however, I have already bought my tickets to Czech for a little visit. For a few days, but knowing that I am going to go there again makes me feel strange. And knowing that I do call it a visit and not homecoming says a lot. Sometimes I don't even feel like being away from home at all. I have everything I need here, I have everything I could hope for, talk with my family every day, I'm in contact with my friends, so why would this feel like an alien place at all?

Událo se několik věcí, které mne přiměly zamyslet se nad mojím místem ve vesmíru. Zaprvé: jsem z domu už pět týdnů, ještě nikdy jsem nebyla pryč tak dlouho. Občas se mi stýská, nicméně, už jsem si koupila jízdenky na malou návštěvu domoviny. Na pár dní, ale už to vědomí, že se tam vracím, ve mně vyvolává zvláštní pocity. A to vědomí, že je to pro mne výlet a ne návrat domů taky říká hodně. Někdy mám pocit, že jsem vlastně nikdy z domu neodjela, mám tu vše, co potřebuji, vše, co bych si tak mohla přát, s rodinou si povídám každý den, s přáteli a kamarády jsem rovněž v kontaktu, proč bych to tu pro mne mělo být cizí?
Especially since they have the sea... Zejména když tu mají moře...

When I am away for a longer time (how many times has this happened in Prague alone!), I sometimes stop and stare, because I realise I am not longer in my hometown. I begin to wonder where I am. How I have got there. What language am I speaking? Who are the guys here around me? I always feel full of surprise, realising how easy it is to go to a new place, explore new things, meet new people. It is extremely easy.

Když jsem z domu deší dobu (a kolikkrát se mi to stalo jen v Praze!), občas se zarazím a uvědomím si, že vlastně nejsem doma. Divím se, kde to vlastně jsem. Jak jsem se sem dostala. Jakým jazykem to vůbec mluvím? Kdo jsou všichni ti lidi okolo mě? Vždycky mě to hodně překvapí, uvědomit si, jak jednoduché je odjet do nových míst, zažít nové věci, potkat nové lidi. Jak trapně jednoduché to je.

Second, I was asked to give an interview describing my relationship to my alma mater, to my department, my faculty, my life there. It has been a rich life and, despite the fact that there are so many things that annoy me endlessly, I like the place. Maybe with some effort which I've long longed to devout to my department it could become a beautiful place for mathematics and life there.

Zadruhé, byla jsem požádána poskytnout rozhovor o mém vztahu k mé alma mater, k mému ústavu, fakultě a o mém tamějším životě. Život to prozatím byl plný a přestože je spousta věcí, které mne vytáčejí k šílenství, to místo se mi líbí. Možná že s trochou úsilí, kterou jsem už do toho dlouho hodlala investovat, by můj ústav mohl být krásné místo pro matematiku a život.

Nevertheless, as many of you may know, there is no going back. I have had enough time to think about the things that have happened and that led to my firm decision to leave the department, heartbreaking though that may be for me. Perhaps, if certain things change, I shall go back. I would love to go back, there is a lot that should be change and that can be changed. There are people I have not talked enough to, there is many a great man I can learn from, such things are not meant to be, though. Nonetheless, I have decided to take my leave and not make a huge bonfire out of the place and all the bridges back, however appealing that might seem.

Nicméně, jak spousta z vás ví, nedá se svítit a nedá se jít zpět. Měla jsem dost času popřemýšlet o tom, co se stalo, což vedlo k mému nezvratnému rozhodnutí odejít, třebaže mi to zlomí srdce. Třebas, až se v budoucnu některé věci změní, se zas budu moct vrátit zpátky, některé věci by se měly a mohly změnit. Je tam spousta lidí se kterýma jsem si ještě dost nepopovídala, tolik skvělých lidí, od kterých se můžu spoustu naučit, avšak některé věci tak prostě nemají být. Rozhodla jsem se prostě odejít a nepodpálit vše, jak to místo, tak všechny mosty zpět, třebaže to zní velmi lákavě.

But as I've said, the world is a huge place. So huge that I hope that I will find a new home. I have been browsing through many courses offered at many universities and it stings a bit, it feels a bit that harsh on my department to feel that it does not have much to offer to me. Of course it has. I have been a very satisfied user of Masaryk university and almost all benefits it offers to us, ranging from our own decent (say what you like) pizzeria Nostra, overnight open computer study room, career center, courses at other faculties, sociology experiments. Oh, all the lovely details. The sofas and the gardens at our own faculty. So many great friends, so many good memories. But mathematically, I have had my share. And there are so many things I yearn to learn that I know I would have to study on my own in Brno. What a shame.

Ale jak už jsem řekla, svět je opravdu velké místo. Tak velké, že věřím, že se mi v něm podaří najít nový domov. Koukala jsem se poslední dobou na studijní plány a předměty vyučované na jiných školách a pýcha trochu píchá u srdce (Pulp Fiction), přijde mi to trochu nefér vůči mému ústavu, když cítím, že mi už nemá moc co nabídnout. Samozřejmě že mi má co nabídnout. Jsem velmi spokojeným uživatelem Masarykovy Univerzity a téměř všech jejích benefitů, od naší rozumné pizzerie (říkejte si, co chcete) Nostry, celou noc otevřené počítačové studovny, kariérního centra, předmětů na jiných fakultách, socioekonomických experimentů. Tolik krásných detailů. Jako třeba pohovky a zahrady na naší fakultě. Tolik skvělých přátel, tolik skvělých vzpomínek. Ale matematicky už jsem si to vybrala. Je tolik věcí, co se chci naučit, ale musela bych se učit sama v Brně. Jaká škoda.
So maybe a place like this in the future...? Takže třeba v budoucnu takového místo...?

Next, I am going to make some decisions about my education and my future life. I have to. For reasons aforementioned as well as private. And franky, I am scared of those decisions. Huge goals never really worked for me (just look at my athletics career and to a lesser extent my math life as well), but with smaller goals I might as well stay home and do the things I have long wished to do. Any help in this would be much appreciated.

Zadalší, čekají mě nějaká rozhodnutí o svém budoucím vzdělávání. Budu se muset rozhodnout. Kvůli důvodům již zmíněným, ale i osobním. A upřímně řečeno, mám z nich strach. Velké cíle pro mne nikdy moc nefungovaly (stačí se podívat na moji atletickou kariéru a v menší míře i můj matematický život), ale s malými cíly bych mohla taky rovnou zůstat doma a věnovat se taky všem těm věcem, co bych už jsem dlouho chtěla zkusit. Jakákoliv pomoc v tomhle ohledu bude velmi vítaná.

Not to get too sentimental, I would like to mention one more thing. I am watching the European athletics champs in Prague, now. I am very happy for all the Czech athletes and I hope to see even more personal bests and beautiful results. Congratulations to all of you. I feel a bit sad being reminded of my old life, but things change and some are beyond any control. And this is too beautiful a sports feast to feel sad.

Aby to nebylo příliš sentimentální, ráda bych zmínila ještě jednu věc. Koukám a fandím atletické Evropě, co teď probíhá v Praze. Mám obrovskou radost z nádherných vystoupení českých atletů a doufám, že uvidíme ještě spoustu dalších osobáků a skvělých výsledků. Moc a moc blahopřeju všem. Je mi trochu smutno, protože mi to připomíná můj dřívější život, avšak věci se mění a některé holt nikdo neovlivní. A tohle je příliš krásný atletický svátek na smutnění.



pondělí 2. března 2015

Zas ta kola...

Posledních pár dní jsem byla hodně unavená, asi že ta zdejší zima mi dává tak zabrat. Sluníčko, pěkné počasí, sice místy nepříjemný vítr, sprška, ale zase za větrem teploučko... U mně v pokoji se odpoledne až nedá sedět, jak krásně už to peče, třebaže stále přese sklo. Posledních pár dní jsem tedy měla víceméně oddychových, v plodných konverzacích o krásách matematiky, cizích krajů a jiných kultur, plánováním světlé budoucnosti...

I have been quite tired during the past few days, it must be the local version of winter. Sun, beautiful weather, occasional strong and annoying wind and showers, but beautiful warmth when hidden from the wind... I can hardly sit in my room now in the afternoon sun, it's so warm, even though still only through the window. I have thus had a couple of relaxing days, full of fruitful conversations about beauties of mathematics, foreign lands and other cultures, planning the bright future...

Procházím dalším turbulentním obdobím a můj mozek na to patřičně reaguje. Malý vzorek: můj život je teď jako na houpačce - vyvolá písničku Buddy Holly - Everyday (proč, proboha, proč), a myslím na horskou dráhu, stoupám výš, jen výš (evokuje Arnolda Rimmera v Červeném Trpaslíku) a taky Vzhůru, tesaři, do výše střechu zdihněte, mého milovaného Salingera a potažmo Sapfó, kdy mi vyvstane v paměti nezapomenutelné trojverší

I am going through another turbulent period of my life and my brain reacts accordingly. A little sample: my life is now like on a rollercoaster - which brings up the Everyday song by Buddy Holly (why, oh why), so I am thinking of the rollecoasters and going up, up, up! (Thinking of Arnold Rimmer in the Red Dwarf) and also Raise High the Roofbeam, Carpenters, my beloved Salinger and of course Sappho, so I remember the following

"...na měkkém lůžku nachovém                           "...on soft couches
na jemných asijských kobercích                          then your tender caresses
sladces tišila touhu svou po dívkách"                  fulfilled your desire"

Tyto verše považuji za největší újmu, které se mi kdy dostalo v hodinách literatury, neboť mi bylo sděleno, že prý v Sapfó lze nalézti jemné náznaky lesbické lásky, proto jsem byla překvapena, že jsem podobné verše nacházela ve všech těch procházkách olivovými hájky. Matně se mi vybavuje ještě jedna krásná báseň, kde se Sapfó zpovídá ze svého žalu, že ji její milenka opustila, aby se vdala... A už zas myslím na nádherné milostné verše Keatse, na pro mne nejsilnější milostný příběh Démona od Lermontova, na nejkrásnější milostnou píseň Poison od Alice Cooper:

I consider these three lines to be the greatest damage ever done to me in my literature classes, for I was told that one can find insinuations of lesbian love in Sappho, hence I was surprised to find such poems in all of those walks in the olive groves. I can almost recall another beautiful poem, when Sappho reveals her pain after being left by her lover, who was to get married... And I am thinking about the beautiful love poems of Keats, the strongest love story (for me) - the Demon by Lermontov, the most beautiful love song Poison by Alice Cooper:


Na Kissáky, svou rodinu a hudbu, na které jsem vyrůstala... A pak si vzpomenu, že někde doma mám ještě snad výpisky z Kafkových deníků, a přepadne mne nesmírná touha vyrazit zpátky domů, vrátit se do knihovny v mém rodném městě, podívat se, zda je moje oblíbená sbírka Čapka stále v té stejné chodbičce, jak dlouho už jsem tam jenom nebyla...

I'm thinking about Kiss, my family and the music I grew up listening to.. And then I remember that somewhere at home I might still have the notes I made from Kafka's diaries and I feel the enormous desire to go back home, go to the library in my home city to see if my favourite Čapek collection is still in the same row, how long is it since I've last been there...

Jistě uznáte, že v takovémto rozpoložení mysli se nedá příliš soustředit. Proč však můj mozek tak šílí? Mnozí už to ví, nicméně ti, kterým to zatím bylo skryto, vězte, přijali mne na školu mých snů (doslova), Trinity, Cambridge. Co to pro mne znamená?

Surely you must admit that I cannot focus with my mind doing this all the time. Why is my brain so perplexed, though? Some of you know already, however, those, who have been until now oblivious to the fact, shall see that I have been accepted to the school of my dreams (literally), Trinity, Cambridge. What does that mean to me?

  • Zřejmě si někteří povolaní myslí, že na to mám. Jak si to mám začít myslet taky?
  • Zřejmě ode mě někteří povolaní očekávají velké věci. Jak mám dostát jejich očekávání?
  • Opravdu dokážu pracovat tak poctivě, abych dokázala víceméně samostatně studovat náročné věci pod tlakem prestižnosti?
  • Vážně (ruku na srdce, lidi) jsem právě já ten člověk, na kterého byste si vsadili, že vůbec přežije takový stres?
  • Co pak dál?...........
  • There are some competent people that think I can make it. Should I start thinking the same?
  • Some competent people are clearly expecting big things from me. How can I fulfil their expectations?
  • Can I really work so hard to be able to study difficult things on my own in such a prestige-based environment?
  • Am I really the one (and honesty here, please) you would bet that will survive such stress?
  • And what would be the next step?........

Samozřejmě, odpovědi jsou jednoduché. Příliš to neřešit, soustředit se na své studium, těm, co mi věří, dokázat, že si mysleli správně, těm, co mi něvěří, dokázat, že se pěkně spletli a že se se mnou musí počítat. Ale stále je v tom poměrně dost přemýšlení a jsou tu místa, kam bych se podívala mnohem raději. Naštěstí se musím rozhodnout do konce července, takže je spousta času to vše zvážit...

Of course, the answers are pretty easy. Do not bother with these things too much, focus on my studies, to those who believe in me I shall prove that I can make it, to those I who do not believe in me I can prove that they were dead wrong and that I indeed am to be counted with. But there's still a fair deal of thinking I have to put into all this, there are other places I would much rather go to. Fortunately, I only need to decide by the end of July, so there's a lot of time to consider each angle...

A taky jedna perlička z víkendu. Poprvé jsme měli problém s kolem, zablokovala se zadní brzda (naštěstí ne na mém šampionovi), samozřejmě, že já, starý mazák, který si je poměrně jistý, že před 6 lety ve sklepě kolo měl, ale od té doby ho neviděl, jsem u sebe měla kompletní výbavu... Nicméně, uprostřed ničeho se mezi dunami vynořil mohutný pán na procházce, vytáhl z batůžku klíč, něco povolil, něco přitáhnul a kolo opět jezdilo. Monty Pythoni o tom chlápkovi kdysi natočili skeč:

Also, a little gem from the weekend. We had the first problems with bikes, the rear brake got blocked or something (fortunately not on my champion!) and of course, I, the expert, who is pretty sure that there was some bike that belonged to him in the cellar some 6 years ago but it is likely that it is no longe there, had all the tools to fix it. However, in the middle of nowhere, coming out of nowhere in the dunes, there was a huge man on a stroll, took out a spanner, tightened some bits, loosened others and the bike worked again. The Monty Pythons made a sketch about this guy.

Díky Ti, neznámý hrdino! Many thanks, my unknown hero!

středa 25. února 2015

BS 1 (bachelorseminarium!)

For those who are interested how is my thesis evolving, this is the brief summary of my notes and afterthoughts of my talk today (since nothing gives you more motivation to do things than dissatisfaction with what you've just done).

Crypto with public key 

Main advantage: anybody can see the public key, so we don't have to distribute the key secretly. However, we are the only ones who can decrypt the message, so even if intercepted, the attacker cannot read it without the secret key.

RSA

We pick a number $n = pq$, a product of two large prime numbers (each of some $150$ digits) and use it as the (public) modulus. Then we pick any $e \in \mathbb{N}$ such that $\operatorname{gcd}(e, \phi(n))= 1$ and use it as the public key.
  • Anyone who wants to communicate with us takes their message $m$ and computes $m^e$ mod $n$, which they send us, 
  • To decrypt the message, we compute $(m^e)^d$ mod $n$, where $d$ is the unique inverse of $e$ modulo $\phi(n)$, using \textit{Lagrange} theorem we get that $m^{de} \equiv m$ mod $n$. 
It is believed that the only way to compute the inverse $d$ is to know the factorization of $n$ to compute $\phi(n)$, however, knowing $\phi(n) = (p-1)(q-1) = n-p-q+1$ is the same as knowing both $p$ and $q$, hence the system is secure as long as we can't factor large numbers easily.

Complexity rudiments 

We make vague remarks about the asymptotic runing time of
  • $f(n)$: $O(g(n))$, if $\limsup \frac{f(n)}{g(n)} < \infty$ for $n \rightarrow \infty$ 
  • $o(g(n))$, if $|\frac{f(n)}{g(n)} | \rightarrow 0$ for $n \rightarrow \infty$ 
Informally we can say that $f(n) = O(g(n)) $ if $|\frac{f(n)}{g(n)} | < K$ for $n$ large enough and $f(n) = o(g(n))$ if becomes negligibly small compared to the function $g(n)$. Hence $o(1)$ is the same as a constant converging to $0$. We will always be concerned about the number of digits (that is, approximately $\log n$), rather than size of $n$ itself. We say that the complexity is then
  • polynomial, if $g(n)$ is a polynomial of $\log n$,
  • exponential, if $f(n) = O(n^\alpha)$ for some $\alpha$ but not $O(n^\beta)$ for some $0 <\beta < \alpha$ 
  • subexponential, if it is halfway in between, not polynomial and better than exponential, that is, if it is $o(n^\alpha)$ for every $\alpha > 0$ but not polynomial 
Factorization of integers 

Given a number $n$, we want to factor it into prime numbers. We may suppose that our number is not a prime, either because we know it has factors implicitly or because it has failed some of the standard primality tests (for instance the Rabin Miller test). A very simple factorization scheme is the trial division:
  • We start dividing $n$ by small numbers, if it is divisible, we divide, to get a smaller number. 
  • We always find the complete factorization 
  • If the number is a product of two primes of approximately the same size, then we need to go all the way to $\sqrt{n}$. 
  • Even if we try to divide only by prime numbers, we need to try $\pi (n) \sim \frac{\sqrt{n}}{\log \sqrt{n}} $, which is still a lot. 
Exploiting $(\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^{\times}$

We know that if $p|n$, then we have a surjective map $(\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^{ \times } \twoheadrightarrow (\mathbb{Z}/p\mathbb{Z})^{ \times}$, hence the idea is to perform computations in the first group that could theoretically give us the unit element in the second group, say $x \equiv 1$ mod $p$, then we have of course that $\operatorname{gcd}(n,x-1) > 1$ and we hope to factor $n$. The typical example is the Pollard's $p-1$ method, which works well if we have a prime divisor $p$ such that $p-1$ is a smooth number, that is, a number divisible only by small primes.
  • We pick a pivot $a$ and compute the sequence $a, a^2, a^6, \dots, a^{k!}$ modulo $n$, 
  • Because $k!$ is only divisible by a small prime numbers, if $p-1$ is smooth, we will soon get that $a^{k!}$ is the unit modulo $p$, 
  • By computing $\operatorname{gcd}(a^{k!}-1,n) >1$ we hope to get a factor of $n$. 
Using the same principle (that is, a group defined modulo $n$ and the reduction homomorphism to a group defined modulo $p$), we can obtain a similar algorithm using the arithmetic of elliptic curves (sets of homogeneous solutions $(x:y:1)$ of the equations of the form $y^2z = x^3+Axz^2+Bz^3$, where $4A^3+27B^2 \neq 0$), which has a group structure modulo any prime number with neutral element $(0:1:0)$. Since any non-invertible element would lead to factor of $n$, we pretend that we have a group defined modulo $n$ as well. We compute in an analogous way the powers of some point $P=(a:b:1)$, hoping to get the neutral element modulo $p$, then the $z-$coordinate has to be divisible by $p$ and we can hope to get a nontrivial factor $\operatorname{gcd}(n,z_p) >1$, if we fail, we use a different elliptic curve or a different point.
This algorithm is so useful because there are \textit{many} elliptic curves and their groups of points have around $p$ elements in a \textit{fairly random} manner, so this works if there is a smooth value close to $p$ and we are lucky enough to hit upon such a curve. Heuristic arguments and reality shows that we are likely to be lucky, especially if we have a small factor, say $30$ digits.

Congruent squares 

Another arithmetic fact is that if $n$ is not an odd prime power, then if
$$x^2 \equiv 1 \, \operatorname{mod} \, n$$
Then $x \not\equiv \pm 1$ mod $n$ with probability at least $\frac{1}{2}$. Indeed, for an odd prime power the group of invertible elements is always cyclic, therefore the only solutions to (\ref{square_equal_one}) are $\pm1$. But testing whether a number is a power of a prime number is easy, we can do it by simple binary search:

  • For all possible exponents $d$ (that is, while $2^d < n$), we will check, whether $n$ is a square, \item by halving the intervals, we approximate the closest $d-$th power to $a$. 
  • That is, starting with the interval $[2,a]$, we compute the value $b^d$ for the midpoint $b$, if we have $b^d > a$, we continue with the midpoint of the left half-interval, if we have $b^d < a$ we use the midpoint of the right half-interval, if we have $b^d = a$ at some point, we are done. 
  • If we cannot halve the interval any further, $a$ is not a $d-$th power, so we raise the exponent. 

Forming squares using products 

It is easy to see that to use the trick with congruent squares, it is enough to produce independently two squares $x^2 \equiv y^2$. One of the easiest examples for this is the quadratic sieve. Here we will work with values $x^2$ (which always produce squares) and $y = x^2-n$. If $n$ is odd, we can always hope to find a $y^2 = x^2-n$ (since $n=ab = (\frac{a+b}{2})^2+(\frac{a-b}{2})^2$). However, we observe that if for some values $x_i$ we have $\prod (x_i^2-n) = y^2$, we get the desired relation.
This process works in general: if we manage to produce independently sequences $x_i$, $y_i$ such that $x_i \equiv y_i$ modulo $n$ and $\prod x_i = x^2, \prod y_i = y^2$, we have $x^2\equiv y^2$ mod $n$ and we hope to get the desired factors. Smooth numbers Common sense dictates that if a number (such as $x^2-n$ in the quadratic sieve) is divisible by a large prime number, we are less likely to use it in our product, because the numbers divisible by larger primes are sparse.
Hence we naturally arrive at the definition of a smooth number:
A number $a$ is $B-$smooth if all of its prime factors are smaller than $B$. 
Supposing we have a collection of smooth numbers (or in general numbers divisible only by prime numbers $p \in \mathbb{P}$ in some set of prime numbers), for which we know the complete factorization into prime numbers. If we wish, we can also use negative integers and remember the sign of each integer. 
  • Call the prime numbers $p \in \mathbb{P}$ the factorization basis, 
  • For every number $a$, form the exponent row vector $v(a) = (\operatorname{ord}_p(a))_p$, that is, for every prime number $p \in \mathbb{P}$ remember the highest power with which $p $ divides $a$ (if we need, we can include one entry remembering the sign of the number), since we are only interested in the product being a square, we deduce that we can consider the exponent vector only modulo $2$, 
  • Because of exponent rules, we see that forming a square as a product of $x_i$ is the same as forming a linear dependency of $v(x)_p$ over $\mathbb{F}_2$, 
  • Hence we are in the safe homelands of linear algebra! 

From basic linear algebra we know that we are sure to find a linear dependency if we have more row vectors than $\# \mathbb{P}$. This also shows the strengths and weaknesses of this approach. If we use many prime numbers, our numbers are more likely to be smooth. However, if we use too large a factorization basis, we will have to find a great many of them and we will have to deal with huge matrices afterwards. 

Number field sieve

So now we are ready to appreciate the usage of number rings. By definition, a number ring is a subring of a number field, that is a finite extension of $\mathbb{Q}$. We are only going to need the subrings of the form $\mathbb{Z}[\alpha] \cong \mathbb{Z}[x]/(f(x))$ for some $f(x) \in \mathbb{Z}[x]$ monic irreducible. For simplicity, we will discuss the most widely spread form of the number field sieve, that is, on one side, we will consider numbers of the form $a-bm$, $\operatorname{gcd}(a,b)=1$ such that $m $ is a root of $f(x)$ modulo $n$. Then we have a map $$\mathbb{Z} \times \mathbb{Z}[\alpha] \rightarrow \mathbb{Z}/n\mathbb{Z} \times \mathbb{Z}/n\mathbb{Z}$$ sending $(m,\alpha) \mapsto (m,m)$, and hence $(a-bm, a-b\alpha) \mapsto (a-bm,a-bm)$. Hence we have pairs of numbers $(a-bm,a-b\alpha)$ that are congruent to each other modulo $n$. 
We have seen how to construct a square from a set of integers via sieving with small prime numbers. We will do this simultaneously by sieving also the numbers $a-b\alpha$. In the following sections, we will define all the important notions and show that sieving can indeed be done. 

Constructing the polynomial

In practice, we choose the degree of the polynomial $f(x)$ to be a small number $d$ (say up to $10$), pick $m$ close to $\sqrt[d]{n}$ and write $n = m^d+a_{d-1}m^{d-1}+\dots+a_0$ in basis $m$. Then we set $f(x ) = x^d + a_{d-1}x^{d-1}+\dots+a_0$. We may assume that this polynomial is going to be irreducible, because random polynomials are irreducible and a non-trivial factor would give us a factor of $n$. But it is customary that one does spend some time on picking the polynomial to find the best candidate for making the rest of the computations simple. 

Analogies with $\mathbb{Z}$

In general, $\mathbb{Z}[\alpha]$ is not going to be a unique factorization domain. For simplicity, let us assume it is. Then we have the notion of a prime element that substitutes prime numbers. We also have the units that correspond to the sign bit in integers. In general, the unit group is going to be much larger than just $\{\pm 1\}$, but it is the theorem of \textit{Dirichlet} that the unit group is finitely generated and the rank can be bounded by the degree of the polynomial $f$. 

Small numbers 

We want to have a smooth numbers, that is, numbers divisible only by small primes. For this we first need to define the notion of smallness. As the absolute value on $\mathbb{Z}$ is multiplicative, we have a similar notion of multiplicative map $$\operatorname{Norm}: \mathbb{Z}[\alpha] \rightarrow \mathbb{Z}$$ Since norm can be defined as the determinant of the linear map on the finitely dimensional $\mathbb{Q}-$vector space $\mathbb{Q}(\alpha)$, we get that $$\operatorname{Norm}(\beta \gamma) = \operatorname{Norm}(\beta) \operatorname{Norm}(\gamma)$$ and with the help of characteristic polynomials of linear maps and the classic theory of algebraic integers we can show that $\operatorname{Norm}(\mathbb{Z}[\alpha]) \subset \mathbb{Z}$. From the multiplicativity and integrality of norm we have that $$\beta \mid \gamma \text{ in }\mathbb{Z}[\alpha] \Rightarrow \operatorname{Norm}(\beta) | \operatorname{Norm}(\gamma)\text{ in }\mathbb{Z}$$
This leads to the following definition: 
a number $a-b\alpha$ is $B-$smooth if $\operatorname{Norm}(a-b\alpha)$ is a $B-$smooth integers. 

Primes 

As we have already mentioned, the role of prime numbers is played by prime elements of $\mathbb{Z}[\alpha]$, that is, elements $\pi \in \mathbb{Z}[\alpha]$ such that $(\pi)$ is a prime ideal of $\mathbb{Z}[\alpha]$. We can show that in fact $\operatorname{Norm}(\beta) = \# (\mathbb{Z}[\alpha]/(\beta))$. As prime ideals are the same as kernels of homomorphisms into integral domains, from the finiteness of norm we get that they are actually kernels of homomorphisms from $\mathbb{Z}[\alpha] \rightarrow \mathbb{F}_q$ into finite fields. 
Hence we see that the norm of a prime element is always a power of some prime number $p$. 

Sieving 

Now we will clarify the restriction to numbers $a-b\alpha$, $a,b$ coprime. As we have seen, prime ideals correspond to kernels of homomorphisms into finite fields. Suppose that we have a prime element $\pi$ such that $\pi | a-b\alpha$. Then $a \equiv b\alpha$ mod $(\pi)$. Because $\operatorname{gcd}(a,b)=1$, we cannot have $ab \equiv 0$ modulo $(\pi)$ (because then $p=$ char($\mathbb{F}_q$) would divide both $a$ and $b$). Therefore, $\alpha \equiv \frac{a}{b} \operatorname{mod }\, (\pi)$ and $\mathbb{F}_q = \mathbb{F}_p$ (we call such primes the degree $1$ primes). But in this case $\operatorname{Norm}(\pi) = p$ and $p \mid \operatorname{Norm}(a-b\alpha)$. 
We have deduced that if $a,b$ are coprime, then the only primes dividing $a-b\alpha$ are going to correspond to kernels of homomorphisms of $\mathbb{Z}[\alpha]$ into finite prime fields and those correspond to roots of $f(x)$ modulo $p$. However, it can easily be shown that the norm $N(a-b\alpha) = b^d f(\frac{a}{b}) = g(a,b)$, which is a homogeneous polynomial in $a$ and $b$. So we have the following: 
  • For each prime of degree $1$ we remember the characteristic of the residue field $p$ and the unique root $r_p$ of $f(x)$ modulo $p$ that gives rise to this prime element, 
  • a necessary condition for $\pi$ to divide $a-b\alpha$ is that $p \mid \operatorname{Norm}(a-b\alpha)$, 
  • since $\operatorname{Norm}(a-b\alpha)$ is a homogeneous polynomial, we clearly see that $p| g(a,b)$ if and only if $p |g(a+mp, b+np), m,n \in \mathbb{Z}$, 
  • if $p | \operatorname{Norm}(a-b\alpha)$, then $\pi$ divides $a-b\alpha$ if and only if $\frac{a}{b} \equiv r_p$ modulo $p$ 

Obstructions

Using the very same tools as before we can produce a number which has even exponent vector for the primes in our factorization basis and is not divisible by any other prime. However, divisibility is always only up to unit. Even though we know that the unit group is finitely generated, in general we do not know how to find the generators. So using the sieving process we only find a number which is a square only up to a unit. 

General case

In general, however, $\mathbb{Z}[\alpha]$ is not going to be a unique factorization domain. This is most easily saved by going from elements to ideals. Then we have the following: 
  • There is a subring $\mathfrak{O}_K$ of the field $K = \mathbb{Q}[\alpha]$ such that $\mathbb{Z}[\alpha] \subset \mathfrak{O}_K$ and $\mathfrak{O}_K$ admits unique factorization into prime ideals, however, this ring need not be monogenic (of the form $\mathbb{Z}[\beta]$) 
  • In general, ideals of $\mathfrak{O}_K$ are not principal, however, the quotient $\mathfrak{I}(K) / \mathfrak{P}(K)$ of all ideals modulo principal ideals is a finite group 
  • All prime ideals in $\mathbb{Z}[\alpha]$ come from factors of $f(x)$ the minimal polynomial of $\alpha$ For all but finitely many prime ideals $\pi$ of $\mathbb{Z}[\alpha]$ there is a unique prime ideal $\mathfrak{p}$ of $\mathfrak{O}_K$ such that $\pi = \mathfrak{p } \cap \mathbb{Z}[\alpha]$
  • For all $\gamma \in \mathbb{Z}[\alpha]$ we have $f'(\alpha)\gamma \in \mathfrak{O}_K$. 

From this, we see that if we deal with prime ideals, we see that we can transform the computation from $\mathbb{Z}[\alpha]$ into the (possibly unknown) ring $\mathfrak{O}_K$, where unique factorization holds. But then we have all sorts of obstructions... 


To be continued...





Note: I wonder if I can still use in my bachelor thesis the things I write on my blog, without being accused of plagiarism. However, I need not worry about these notes, since anyone who reaches this note is bound to agree that this text is in desperate need of revision and rewriting. 

My bachelor thesis, version 1

So today I gave my first talk at the bachelor seminar. With one of the organizers of the seminar abroad and my local supporter down with a flu, it was a more relaxed opportunity to speak, just one teacher and the students. But even this way I was very nervous and that impacted my performance. However, it is over now and people promise that it is going to improve in time.

Tak jsem dneska poprvé povídala na bakalářském semináři. Vzhledem k tomu, že jeden z organizátorů je pryč a můj místní "podpůrce" byl přemožen chřipkou, byla to o něco pohodovější příležitost na prezentaci, jen jeden učitel a studentíci. Ale i tak jsem byla hodně nervózní a dost to ovlivnilo můj výkon. Nicméně, už to mám za sebou a všichni slibují, že se to bude postupně lepšit.

Only that it doesn't seem to work like that. Despite the nontrivial effort I have invested in becoming more relaxed during public speaking (and talking to people my subconsciousness considers important), I have not become any less nervous, only more conscious of the mistakes I make and my inability to avoid them. But perhaps with more time I will get used to it. And perhaps, combined with even more experience, it will one day feel okay.

Akorát to tak opravdu nevypadá. Přese všechnu nemalou snahu, kterou jsem investovala do toho, abych byla uvolněnější během mluvení na veřejnosti (a mluvení s lidmi, které mé podvědomí považuje za důležité), nestala jsem se nikterak uvolněnější, jenom jsem si víc vědoma všech chyb, které dělám, a své neschopnosti se jim vyhnout. Ale přece jen doufám, že si na to časem zvyknou. A třeba přeci jen s ještě většími zkušenostmi se jednoho dne budu cítit fajn.

Nevertheless, I have thought a lot about my thesis, about all the steps and how to simplify them in my mind and what is the true reason to do that, I have thought about subtle connections to things hiding in the backstage, but also strengths and weaknesses especially when compared to other methods. And I made some experiments. Everybody says that getting your hands dirty is the best way in mathematics. So I am digging, though, still at the surface, so it's more like poking the surface with some primitive tools. But it does give me a nice idea of what is happening in my theory. Examples are quite nice. Especially when I don't have to do things by hand.

Ale alespoň jsem hodně přemýšlela o své práci, o všech těch krocích a jak si je zjednodušit v hlavě, proč je vlastně provádím, hodně jsem přemýšlela o drobnostech, které se za tím vším schovávají, ale taky o síle a slabostech, zejména v porovnání s ostatními metodami. A taky jsem začala experimentovat. Všichni říkají, že v matematice není nad to ušpinit si trochu ruce. Tak se v tom vrtám, i když pořád docela po povrchu, takže spíš šťourám primitivními nástroji. Ale mám z toho pěknou přestavu o tom, co se v té teorii děje. Příklady jsou docela pěkné. Zejména když je nemusím dělat ručně.

I think it is one of the biggest deterrents in mathematics for me, seeing all the computations needed to compute the details. It is great to know the theory, but if one wants to see it really works, one has to spend a lot of time doing technical computations, most of which are very susceptible to overwriting and simple numerical mistakes. And I know that I simply can't do that. I can spend hours and hours on simple examples, chasing all the stupid typos I have made along the way. I understand that asking (a) Sage to tell you the solution is not the perfect way to learn things, but when I understand the proof, when I understand what is happening, I still want to execute some examples for my entertainment. I do not need to be present during the actual interrogation because some of the necessary techniques should be kept out of the public eye, but having your example reveal or confirm all the facts you asked for gives you a lot of satisfaction.

Myslím, že je to pro mě jedna z nejvíc odpozujících částí matematiky, když vidím všechny ty výpočty, které potřebuju, abych se dostala ke všem detailům. Je super znát veškerou tu teorii, ale když chcete pochopit, jak to doopravdy funguje, musíte se pustit do dlouhých technických výpočtů, většina z nich je velmi náchylná na přepsání a numerické chybky. A já vím, že já to prostě dělat nemůžu. Dokážu strávit hodiny a hodiny nad jednoduchými příklady, dohledáváním všech těch přepisů a hloupých chybiček, co jsem stihla vyrobit. Chápu, že ptát se [slovní hříčka na Sage / mudrc] na výsledek není ten nejlepší způsob, jak se naučit věci, ale když už rozumím důkazu, když vím, co se cestou děje, pořád chci pro své pobavení [slovní hříčka na execute - popravit / splnit příkaz, instrukci v kódu] nějaký příklad. Nemusím být přítomna po celou dobu výslechu, protože některé nutné postupy by se měly držet mimo dosah věřejnosti, ale když ten příklad odhalí či potvrdí všechna fakta, na které se ptáte, je v tom velké uspokojení.