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Un poco de historia Cuadrados Latinos Geometrías finitas Bibliografía Geometrías Finitas con Cuerpos Finitos y Cuadrados Latinos Orlando Galdames Bravo 6 de abril de 2010 Orlando Galdames Bravo Geometrías Finitas con Cuerpos Finitos y Cuadrados Latinos

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

Geometrías Finitas con Cuerpos Finitos yCuadrados Latinos

Orlando Galdames Bravo

6 de abril de 2010

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

1 Un poco de historiaOrígenesGeometría con cuadrados LatinosMás cosas con cuadrados Latinos

2 Cuadrados LatinosPropiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

3 Geometrías finitasIntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

4 Bibliografía

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Bibliografía

Cuadrados LatinosDefinición

Definición (Euler, 1776)Un cuadrado Latino es una tabla n × n de n elementos, en la que estosaparecen una vez en cada fila y una vez en cada columna.

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

OrígenesGeometría con cuadrados LatinosMás cosas con cuadrados Latinos

Cuadrados LatinosEuler

Adivinanza (Euler, 1779/1782)¿Es posible ordenar 6 compañías, cada una con 6 oficiales de distintorango en una formación 6× 6 de manera que no se repitan rangos ocompañías en una columna o en una fila?

Solución:

No.

ConjeturaEuler responde que no es posible y además dice que tampoco lo es paraningún cuadrado de orden n si n ≡ 2(mod 4).

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Bibliografía

OrígenesGeometría con cuadrados LatinosMás cosas con cuadrados Latinos

Cuadrados LatinosEuler

Definición (Cuadrado Latino (Euler, 1782))Dos cuadrados Latinos son ortogonales si al superponerlos generan unatabla con todos sus elementos distintos.

Ejemplo (Cuadrados Latinos ortogonales)Dados dos cuadrados Latinosa b c

c a bb c a

y

1 2 32 3 13 1 2

superponiéndolos:

a1 b2 c3c2 a3 b1b3 c1 a2

No se repite ningún elemeno en la superposición por tanto sonortogonales

Adivinanza de Euler: ¿existen cuadrados Latinos ortogonales de orden 6?

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Bibliografía

OrígenesGeometría con cuadrados LatinosMás cosas con cuadrados Latinos

Geometría con cuadrados LatinosAlgunos resultados destacados

En 1890, A. Cayley demuestra que la tabla de multiplicar de ungrupo es un cuadrado Latino.En 1901, G. Tarry responde, mediante un eshaustivo trabajocombinatorio sobre de cuadrados Latinos de orden 6, que Euler teníarazón en su adivinanza.En 1906, O. Veblen y W. Bussey demuestran, usando cuerpos finitosde Galois, que existen planos proyectivos de orden potencia de unprimo.En 1938, R. C. Bose muestra cómo construir cuadrados Latinos deorden potencia de un primo usando también cuerpos de Galois.Además relaciona los cuadrados Latinos con las geometrías finitas.En 1959, R. C. Bose y S. S. Shrikhande demuestran que es posibleconstruir cuadrados Latinos de orden 4t + 2 para t ≥ 5.Finalmente en 1960 R. C. Bose, S. S. Shrikhande y E. T. Parkerdemuestran que existen cuadrados Latinos ortogonales de ordenn > 6.

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Bibliografía

OrígenesGeometría con cuadrados LatinosMás cosas con cuadrados Latinos

Cuadrados LatinosAplicaciones

Hoy en día los cuadrados Latinos se utilizan en diversas áreas de lamatemática.

Para el diseño de experimentos en estadística.Ayuda a demostrar la coloración de ciertos tipos de grafos.En el estudio de grupos y otras estructuras como casi-grupos,semigrupos y grupoides.Generación de códigos de corrección de errores en ciencias de lainformación y la computación.Rompecabezas matemáticos: Sudoku, Kenken, Futoshiki, CuadradosMágicos. . .Demuestran la existencia de geometrías finitas como veremos.La generalización a hipercubos latinos se utiliza en estadística y enmétodos numéricos.

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuadrados LatinosPropiedades

Propiedad (1)La tabla de multiplicar de un grupo es un cuadrado Latino.

Demostración:Supongamos que

xixj = xixk ,

multiplicando por a izquierda−xi ,

tenemos quexj = xk .

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuadrados LatinosPropiedades

Propiedad (2)Existen cuadrados Latinos de cualquier orden natural.

Demostración:Tomando como conjunto base (Zn,+) que es grupo, luego su tabla deCayley es un cuadrado Latino. �

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuadrados LatinosPropiedades

Propiedad (3)Si permutamos filas o columnas seguimos obteniendo un cuadrado Latino.

Demostración:Sea σf una permutación de sus filas y σc de sus columnas,

permutando filas y columnas de (Lij) obtenemos

(Lσf (i)σc (j)),

si tenemos queLσf (i)σc (j) = Lσf (i)σc (k),

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuadrados LatinosPropiedades

σf está bien definida, luego podemos tomar p = σf (i),

Lpσc (j) = Lpσc (k)

como (Lij) es cuadrado Latino tenemos que

σc(j) = σc(k).

Observación: Dado el conjunto de cuadrados latinos de orden n, sepuede definir la acción del grupo de permutaciones sobre este conjunto.Recientemente los autores Hulpke, Kaski y Östergärd han usado estapropiedad para el cálculo del número de Cuadrados Latinos de orden 11.

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuerpos de GaloisAlgunas propiedades

Teorema (Galois)Un cuerpo finito tiene q elementos, donde q es la potencia de un primo.

Demostración:Sea K el cuerpo finito de orden q.

Sea el homomorfismo de anillos f : Z→ K definido como f (n) := nε,donde ε es la unidad de K .

Por el teorema de isomorfía tenemos que Z/mZ ∼= Imf ⊆ K para algúnm entero,

por otro lado Imf es un dominio, luego m debe ser un primo p.

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuerpos de GaloisAlgunas propiedades

Por tantoImf = {0, 1ε, . . . , (p − 1)ε} ∼= Zp ,

y p = | Imf |, luego Imf no puede tener subcuerpos, luego debe serprimo.

Veamos que el orden es |K | = pn.

Supongamos que hay dos primos p y q que dividen a |K |.

Por el teorema de Cauchy para grupos abelianos existen dos elementos ay b de órdenes p y q respectivamente.

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuerpos de GaloisAlgunas propiedades

Luego (pε)a = 0 = (qε)b,

y como K es cuerpopε = qε = 0 .

Por otro lado (p, q) = 1, luego por Bézout tenemos que rp + sq = 1 parar , s ∈ Z,

y así ε = r(pε) + s(qε) = 0, lo que es una contradicción. �

NOTA: El cuerpo de orden pn es único y se denota por GF(q).

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuerpos de GaloisAlgunas propiedades

Otras propiedades útiles:

Para todo punto x ∈ GF(q) tenemos que xq = x .Si p es primo GF(p) ∼= Z/Zp.El cuerpo finito GF(pm) ∼= GF(p)[x ]/(f (x)) donde f ∈ GF(p)[x ] esun polinomio de grado m irreducible sobre GF(p).El primo p es la caracterísitica del cuerpo GF(ph).GF(pr ) es subcuerpo de GF(ph) si y sólo si r divide a h.

Para demostrarlas se puede consultar el libro de Robert B. Ash o el deJoseph J. Rotman.

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuadrados LatinosMás propiedades

Definición (Cuadrados mutuamente ortogonales)Si L1, . . . , Lr son cuadrados Latinos de orden n tales que Li es ortogonala Lj para todo i 6= j , entonces se llama conjunto de r cuadrados Latinosmutuamente ortogonales de orden n, o en inglés MOLS.

Teorema (Existencia de cuadrados mutuamente ortogonales)Existe un conjunto de n − 1 cuadrados Latinos mutuamente ortogonalesde orden n, donde n es potencia de un primo.

Demostración:Definimos nuestro conjunto base: GF(n) con n = pm, p primo y mnatural no cero.

GF(n) = {x0, . . . , xn−1} donde x0 = 0 y x1 = 1.

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuadrados LatinosMás propiedades

Definimos Lk = (Lkij) = (xkxi + xj) para k = 1, . . . , n − 1.

Pregunta: ¿ Lkij − Lk

il = (xkxi + xj)− (xkxi + xl) = 0 ?

sumando xkxi a la izquierda

La pregunta queda: ¿ xj − xl = 0 ?

que se cumple sii xj = xl , es decir sii j = l .

Luego sii son cuadrados latinos.

Veamos que {L1, . . . , Ln−1} es un conjunto de MOLS:

Supongamos (Lkij , Ll

ij) = (Lkpq, Ll

pq), con k 6= l , entonces planteamos lasiguiente ecuación

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Bibliografía

Propiedades de los cuadrados LatinosCuerpos de GaloisCuadrados Latinos mutuamente ortogonales

Cuadrados LatinosMás propiedades

{xkxi + xj = xkxp + xqxlxi + xj = xlxp + xq

(1)

Restandolas(xk − xl)(xi − xp) = 0,

Como GF(n) es cuerpo, no tiene divisores de 0 así que:

xk = xl o xi = xp,

es decir

k = l o i = p.

Como k 6= l , i = p entonces j = q por ser Lk y Ll cuadrados latinos otambién por las ecuaciones (1). �

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías FinitasIntroducción

Geometría para un conjunto finito que se define axiomáticamente.

Existencia: Cuadrados Latinos. Cuerpos de Galois.Construcción: Cuerpos de Galois. Sistemas de Steiner.

Plano de Fano (1892). PG(2,2) Plano afín de 9 puntos. AG(2,3)

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

El plano proyectivoDefinición

DefiniciónUn plano proyectivo es un conjunto de puntos P, con un conjunto L desubconjuntos de P, llamadas lineas. Cumpliendo los siguientes axiomas:

1 Dos puntos inciden en una única linea.2 Dos lineas inciden en un único punto.3 Hay al menos cuatro puntos, de los cuales tres son no colineales.

Propiedad

Todos los elementos de L tienen el mismo cardinal.

Si a este cardinal le restamos 1 lo llamamos orden del plano proyectivo.El plano proyectivo de orden q se denota por PG(2, q).

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasPropiedades

Demostración. (Propiedad)Sean P un punto y l una linea del plano proyectivo,

por los dos primeros axiomas P incide con tantas lineas como l incidecon puntos.

Si P ′ está en l , por el primer axioma P ′ y P inciden en una única linea.

Si l ′ pasa por P, por el segundo axioma l ′ y l inciden en un único punto.

Por el tercer axioma existe Q 6= P que no está en l ,

por lo mismo tenemos que l tiene tantos puntos como lineas que incidencon Q,

que coincide con el número de lineas que inciden en P. �

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasPropiedades

PropiedadEl plano proyectivo de orden n tiene n2 + n + 1 lineas y puntos.

Demostración:Por definición de orden, sabemos que para un punto tenemos n + 1 lineasincidentes,

y como cada una tiene n + 1 puntos, éstas incidirán en otros n puntos.

Por tanto en el plano proyectivo tenemos n(n + 1) + 1 = n2 + n + 1puntos,

que ya hemos visto que coincide con el número de lineas. �

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

El plano afínDefinición

DefiniciónUn plano afín es un conjunto de puntos P, con un conjunto L desubconjuntos de P, llamadas lineas. Cumpliendo los siguientes axiomas:

1 Dos puntos inciden en una única linea.2 Para cada linea l y un punto no incidente a ella, existe una única

linea l ′ que contiene al punto y tal que l ∩ l ′ = ∅.3 Hay al menos tres puntos no colineales.

El plano afín de orden q se denota por AG(2, q).

DefiniciónSean m y l lineas de un AG(2, q), diremos que son paralelas si m ∩ l = ∅o si m = l . La relación de paralelismo es de equivalencia.

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasRelación entre el plano proyectivo y el afín

Dado el plano afín AG(2, q) podemos construir el proyectivo PG(2, q).P puntos de AG(2, q).L lineas de AG(2, q).E clases de equivalencia paralelas.

Definimos l+ = l ∪ [l ] y l∞ = {[l ] : [l ] ∈ E}.

Donde el conjunto de puntos es

P ∪ E

y el de lineas{l+ : l ∈ L} ∪ {l∞}

es un plano proyectivo.

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasRelación entre el plano proyectivo y el afín

Demostración:1 - Si x , y ∈ P, entonces ∃! l tal que x , y ∈ l , por tanto x , y ∈ l+.

- Si x ∈ P y [l ] ∈ E , ∃! l ′ tal que l ∩ l ′ = ∅, es decir, son paralelas, ypor tanto [l ] = [l ′], luego x , [l ] ∈ l ′+.- Si [l ], [l ′] ∈ E entonces [l ], [l ′] ∈ l∞.La unicidad se deduce de la unicidad de l y l ′.

2 Sean l+ y l ′+ tales que l+ 6= l ′+. Puede ocurrir que l y l ′ seanparalelas, entonces l+ y l ′+ se cortan en [l ] ∈ E ⊂ +, si no sonparalelas, entonces ∃ x ∈ l ∩ l ′, luego x ∈ l+ ∩ l ′+.Veamos la unicidad: denotamos α al punto de corte, si ∃ β ∈ l+ ∩ l ′+con α 6= β, entonces ∃! l ′′+ tal que α, β ∈ l ′′+, es decirα, β ∈ l ′′+ ∩ l ′+ ∩ l+, por unicidad l ′+ = l+, lo que es unacontradicción. Por otro lado l+ y l∞ sólo se pueden cortar en [l ].

3 Sabemos que hay tres puntos no colineales, y hemos añadido lasclases de lineas paralelas, como hay más de una linea, hay más deuna clase, luego tenemos más de tres puntos en P ∪ E .

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasRelación entre el plano afín y el proyectivo

Recíprocamente:

Si al plano proyectivo PG(2, q) le quitamos una linea y todos los puntosincidentes en ella, obtenemos un plano afin.

Habitualmente la linea eliminada se le llama línea del infinito.

PropiedadEl plano afín de orden n tiene n2 + n lineas y n2 puntos.

Sabemos que el plano proyectivo tiene n2 + n + 1 lineas y puntos,luego si quitamos una linea nos quedan n2 + n,y si quitamos los n + 1 puntos de esta linea nos quedan n2.

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasExistencia

TeoremaExiste un plano afín de orden n si y sólo si existen n − 1 cuadradosLatinos de orden n mutuamente ortogonales.

Esquema para la demostración:La idea es configurar un sistema de coordenadas.Se toman dos rectas que se cruzan en un punto que llamamos origen.El resto de puntos se etiquetan de 1 a n − 1 en ambas rectas.Cada punto del sistema será un punto del plano afín y viceversa.En total hay n2 puntos todos con distintas coordenadas.Tenemos una malla con dos cuadrados latinos superpuestos.Como los puntos son distintos, además son ortogonales.Hay n − 1 clases paralelas, luego hay n − 1 cuadrados ortogonales.

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasExistencia

CorolarioExiste un plano proyectivo de orden n si y sólo si existen n cuadradosLatinos de orden n + 1

CorolarioExisten planos afines de orden n para n potencia de un primo.

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

Veamos cómo construir un plano afín de orden finito utilizando cuerposfinitos.

El conjunto base será el de GF(7), es decir, las siguiente clases:

{0, 1, x , x2, x3, x4, x5}

Busquemos las lineas.

Por la teoría sabemos que deben ser lineas de 7 puntos.

Resolvemos la ecuación lineal con incógnitas y y x

y ≡ αx + β(mod 7)

donde α, β ∈ GF(7). Veamos cómo resolverla.

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

Algoritmo de Euclides para la división y p primo

y = cp + r ,

donde c es el cociente, p el módulo y r el resto.

Entoncesαx + β = cp + r ,

la solución nos la dará el resto.

Despejando:

r = αx + β − cp .

Los puntos que buscamos son los

(x , r) para x = 0, . . . , p − 1 .

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

Disponemos los puntos de GF(7) en una tabla como en el teorema

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

(x4, 0)

(0, x5)

(x5, 0)

(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

(x2, x4)

(x2, x5)

(x3, x2)

(x3, x3)

(x3, x4)

(x3, x5)

(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

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(x5, x3)

(x5, x4)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

Aplicando el algoritmo en metapost:for i=0 upto n-1:

resto:=0;j:=a*i+b;restaux:=j;

if j<n:if j>=0:

resto:=j;else:

co:=0;forever: exitunless restaux<0; ----> %equivale a un "do while"

co:=co-1;restaux:=j-co*n; ---> %Algortimo de Euclidesresto:=restaux;

endforfi

else:co:=0;forever: exitunless restaux>n-1;

co:=co+1;restaux:=j-co*n; ---> %Algortimo de Euclidesresto:=restaux;

endforfi

draw (i*u,resto*u) withpen pencircle scaled 6pt withcolor(0,0,1);endfor;

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

(x4, 0)

(0, x5)

(x5, 0)

(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

(x2, x4)

(x2, x5)

(x3, x2)

(x3, x3)

(x3, x4)

(x3, x5)

(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

(x4, x5)

(x5, x2)

(x5, x3)

(x5, x4)

(x5, x5)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

(x4, 0)

(0, x5)

(x5, 0)

(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

(x2, x4)

(x2, x5)

(x3, x2)

(x3, x3)

(x3, x4)

(x3, x5)

(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

(x4, x5)

(x5, x2)

(x5, x3)

(x5, x4)

(x5, x5)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

(x4, 0)

(0, x5)

(x5, 0)

(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

(x2, x4)

(x2, x5)

(x3, x2)

(x3, x3)

(x3, x4)

(x3, x5)

(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

(x4, x5)

(x5, x2)

(x5, x3)

(x5, x4)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

(x4, 0)

(0, x5)

(x5, 0)

(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

(x2, x4)

(x2, x5)

(x3, x2)

(x3, x3)

(x3, x4)

(x3, x5)

(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

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(x5, x2)

(x5, x3)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

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(0, x5)

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(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

(x2, x4)

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(x3, x2)

(x3, x3)

(x3, x4)

(x3, x5)

(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

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(x5, x2)

(x5, x3)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

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(0, x5)

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(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

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(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

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(x, x5)

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(x2, x2)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

(x4, 0)

(0, x5)

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(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

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(x3, x2)

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(x3, x4)

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(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

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(x5, x2)

(x5, x3)

(x5, x4)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7) p ≡ −81q − 23(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

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(0, x3)

(x3, 0)

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(x4, 0)

(0, x5)

(x5, 0)

(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

(x2, x4)

(x2, x5)

(x3, x2)

(x3, x3)

(x3, x4)

(x3, x5)

(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

(x4, x5)

(x5, x2)

(x5, x3)

(x5, x4)

(x5, x5)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7) p ≡ −81q − 23(mod 7) p ≡ 37q − 21(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

(x4, 0)

(0, x5)

(x5, 0)

(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

(x2, x4)

(x2, x5)

(x3, x2)

(x3, x3)

(x3, x4)

(x3, x5)

(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

(x4, x5)

(x5, x2)

(x5, x3)

(x5, x4)

(x5, x5)

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

p ≡ 5q + 56(mod 7) p ≡ −81q − 23(mod 7) p ≡ 37q − 21(mod 7)

(0, 0)

(0, 1)

(1, 0)

(1, 1)

(x, x)(0, x)

(x, 0)

(1, x)

(x, 1)

(0, x2)

(x2, 0)

(0, x3)

(x3, 0)

(0, x4)

(x4, 0)

(0, x5)

(x5, 0)

(1, x2)

(x2, 1)

(1, x3)

(x3, 1)

(1, x4)

(x4, 1)

(1, x5)

(x5, 1)

(x, x2)

(x2, x)

(x, x3)

(x3, x)

(x, x4)

(x4, x)

(x, x5)

(x5, x)

(x2, x2)

(x2, x3)

(x2, x4)

(x2, x5)

(x3, x2)

(x3, x3)

(x3, x4)

(x3, x5)

(x4, x2)

(x4, x3)

(x4, x4)

(x4, x5)

(x5, x2)

(x5, x3)

(x5, x4)

(x5, x5)

Ninguna de las lineas es paralela.Todas se cortan en un único punto.Si unimos los puntos con rectas paralelas obtenemos diversas rectascon pendientes iguales módulo 7.Hemos dibujado un triángulo.

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías finitasEjemplo

Consideraciones para un algoritmo en base a GF(pn).

En el caso de orden primo hemos usado que GF(p) ∼= Zp.

Ahora debemos utilizar que GF(pn) ∼= Z[x ]/(f (x)), donde f (x) esirreducible en Z[x ].

Lo más complicado es idear las tablas de sumar y de multiplicar, existeamplia documentación para construir los cuerpos GF(pn).

Se sabe que el cuerpo que resulta no depende del polinomio f (x), pero lacomplejidad para el cálculo sí depende de la elección de f (x).

Una vez tenemos las tablas aplicamos el algoritmo que conocemos paraestas tablas módulo p.

Para la construcción de GF(pn) consultar el libro de Ash o el de Rotman.Orlando Galdames Bravo Geometrías Finitas con Cuerpos Finitos y Cuadrados Latinos

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Bibliografía

IntroducciónPlanos finitosGeometrías finitas y cuadrados LatinosEjemplo de geometría finitas

Geometrías FinitasIntroducción

Ejemplo de tablas para GF(32).

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

BibliografíaPara realizar este trabajo

Modern Algebra with ApplicationsW. Gilbert, Wiley, New York, 1976.

Mathematicas Recreations and EssaysW. W. Rouse Ball and H. S. M. Coxeter, Dover Publications, Inc.,New York, 1987.Advanced Modern AlgebraJoseph J. Rotman, Prentice Hall, 2003.

Abstract Algebra: The Basic Graduate YearRobert B. Ash, University of Illinois, 2000.

An Introduction to Finite GeometrySimeon Ball and Zsuzsa Weiner, Universitat Politècnica deCatalunya, 2003.

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

ReferenciasArtículos

Finite GeometryChris Godsil, Combinatorics & Optimization, University of Waterloo,2004.De quadratis magicisLeonhard Euler, Charla impartida en la Academia de Ciencias de SanPetersburgo en octubre de 1776, Leonhardi Euleri Commentationesarithmeticae collectae, auspiciis Academiae imperialis scientiarumpetropolitanae, Vol. 2, p. 593-602, 1849.

Recherches sur une Nouvelle Espece de Quarres MagiquesLeonhard Euler, Lectura en la Academia de Ciencias de SanPetersburgo en marzo de 1779, Verhandelingen ZeeuwschGenootschap der Wetenschappen, Vol. 10, p. 85-239, 1782.

On Latin SquaresArthur Cayley, Oxford Cambridge Dublin Messenger Mathematics,Vol. 19, p. 135-137, 1890.

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

ReferenciasArtículos

Le Problème de 36 OfficiersG. Tarry, Comptes Rendu de l’Association Française pourl’Avancement de Science Naturel, Vol. 1, p. 122-123, 1900 and Vol.2, p. 170-203, 1901.

Finite Projective GeometriesOswald Veblen y W. H. Bussey, Transactions of the AmericanMathematical Society, Vol. 7, p. 241-259, 1906.

On the Falsity of Euler’s Conjecture About the Nonexistence of TwoOrthogonal Latin Squares of Order 4t + 2R. C. Bose y S. S. Shrikhande, Proceedings of the National Academyof Science, Vol. 45, p. 734-737, 1959.

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

ReferenciasArtículos

On the Construction of Sets of Mutually Orthogonal Latin Squaresand the Falsity of a conjecture of EulerR. C. Bose y S. S. Shrikhande, Transactions of the AmericanMathematical Society, Vol. 95, no 2, p. 191-209, 1960.

Further Results on the Construction of Mututally Orthogonal LatinSquares and the Falsity of Euler’s ConjectureR. C. Bose, S. S. Shrikhande y E. T. Parker, Canadian Journal ofMathematics, Vol. 12, p. 189-203, 1960.

The Number of Latin Squares of Order 11Alexander Hulpke, Petteri Kaski y Patric R. J. Östergärd, preprint,arXiv:0909.3402v2 [math.CO], febrero 2010.

On the Number of Latin SquaresBrendan D. Mc Kay y Ian M. Wanless, Annals of Combinatorics,Vol. 9, p. 335-344, 2005.

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Bibliografía

ReferenciasArtículos

Orthogonal Latin SquaresE. T. Parker, Proceedings of the National Academy of Science, Vol.45, p. 859-862, 1959.

Geometrías finitas y espacios discretos finitosJesús García López, XI Encuentros de Geometría Computacional,Santander, p. 199-202, junio de 2005.

Some Comments on Philatelic Latin Squares from PakistanKa Lok Chu, Simo Puntanen y George P. H. Styan, Pakistan Journalof Statistics, Vol. 25, no 4, p. 427-471, 2009.

Latin Squares and their Partial TransversalsNikolaos Rapanos, Harvard College Mathematics Review, Vol. 2, no

1, p. 4-12, 2008.

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

BibliografíaAmpliación Cuadrados Latinos

Latin squares: new developments in the theory and applicationsJ. Dénes y A. D. Keedwell, Ed. Elsevier Science Publishers, 1991.

Discrete mathematics using Latin squaresC. F. Laywine, G. L. Mullen, John Wiley & Sons, Inc., 1998.

Latin squares and their applicationsJ. Dénes y A. D. Keedwell, Akadémiai Kiadó, 1974.

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Un poco de historiaCuadrados LatinosGeometrías finitas

Bibliografía

BibliografíaAmpliación Geometrías Finitas

Finite GeometriesDembowski, Combinatorics & Optimization, University of Waterloo,2004.Finite projective spaces of three dimensionsJ. W. P. Hirschfeld, Oxford University Press, New York, 1998.

General Galois geometriesJ. W. P. Hirschfeld and J. A. Thas, Oxford University Press, NewYork, 1991.

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