Modulo-Rechner
Der Modulo-Rechner liefert den Rest einer Division: 17 mod 5 = 2, weil 17 = 3 · 5 + 2. Dazu rechnet er große Potenzen mod m (Quadrieren und Multiplizieren) und das modulare Inverse – exakt, auch bei Zahlen mit bis zu 60 Stellen, und mit sichtbarem Rechenweg.
Quelle: Wikipedia – Modulo (Rest, Vorzeichenkonventionen). Stand: .
So wird gerechnet
„a mod m“ ist der Rest, der bei der Division von a durch m übrig bleibt. Aus 17 = 3 · 5 + 2 folgt 17 mod 5 = 2. Die Modulo-Rechnung ist die „Uhrenarithmetik“: Nach 12 Stunden beginnt die Zählung neu, 15 Uhr entspricht 3 Uhr, weil 15 mod 12 = 3.
Drei Aufgaben in einem Rechner
- Rest: Der Rechner zeigt die Zerlegung a = q · m + r. Bei negativen Zahlen unterscheidet er die mathematische Konvention (Rest immer ≥ 0) von dem Rest, den die Operatoren vieler Programmiersprachen liefern.
- Potenz mod m: 413 mod 497 ließe sich nicht im Kopf ausmultiplizieren. Beim Quadrieren und Multiplizieren wird jeder Zwischenschritt sofort mod m gekürzt, so bleiben auch Exponenten mit 60 Stellen schnell berechenbar – die Grundlage von RSA.
- Modulares Inverses: Das Inverse von a mod m ist die Zahl x mit a · x ≡ 1 (mod m). Es existiert nur, wenn a und m teilerfremd sind; der erweiterte euklidische Algorithmus findet es.
Wozu braucht man das?
Beim Wochentag (mod 7), bei Prüfziffern von IBAN und ISBN, in der Kryptografie und bei Hash-Tabellen. Wer den größten gemeinsamen Teiler braucht, nutzt den GGT-und-KGV-Rechner; das klassische Verschlüsseln durch Verschieben (Rest mod 26) zeigt die Caesar-Verschlüsselung.
Häufige Fragen
Was bedeutet modulo?
a mod m ist der Rest bei der ganzzahligen Division von a durch m. 17 mod 5 = 2, 20 mod 5 = 0. Zwei Zahlen sind „kongruent modulo m“, wenn sie denselben Rest haben.
Wie berechnet man Modulo ohne Taschenrechner?
Man zieht so oft ein Vielfaches von m ab, bis ein Wert zwischen 0 und m−1 übrig bleibt. Für 100 mod 7: 100 − 98 = 2, denn 98 = 14 · 7.
Was ist 5 mod 0?
Nicht definiert – durch 0 kann man nicht teilen. Der Rechner meldet dann einen Fehler.
Wie berechnet man eine große Potenz mod m?
Durch wiederholtes Quadrieren: Man quadriert die Basis Schritt für Schritt (jeweils mod m) und multipliziert die Zwischenergebnisse, bei denen im Exponenten (binär) eine 1 steht. Die Tabelle zeigt jeden Schritt.
Wann gibt es ein modulares Inverses?
Genau dann, wenn der größte gemeinsame Teiler von a und m gleich 1 ist. Modulo 11 hat jede Zahl von 1 bis 10 ein Inverses, modulo 9 hat die 6 keines.
Quellen und Rechtsgrundlagen
- Wikipedia – Modulo (Rest, Vorzeichenkonventionen)
- Wikipedia – Modular exponentiation (Square-and-multiply)
- Wikipedia – Extended Euclidean algorithm (modulares Inverses)
Stand: · So prüfen wir
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