高中数学人教新课标A必修3第三章 概率阅读与思考 概率与密码 课件 20张PPT
文档属性
| 名称 | 高中数学人教新课标A必修3第三章 概率阅读与思考 概率与密码 课件 20张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教新课标A版 | ||
| 科目 | 数学 | ||
| 更新时间 | 2020-03-30 10:26:04 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
高中数学人教A版 必修三 阅读与思考
概率与密码
古时候，有一个人在外做生意，他付费给船夫带一封信和一些银两给对岸的妻子。
该船夫贪心，只交付五十两银子给其妻。而其妻却说：“搭的数目不够，我丈夫带的是一百两银”，船夫道：“你怎么知道你丈夫带的是一百两呢？”
然后妇人摊开图画解释说:“你看这里画了四犬（暗指九）是三十六，八龟（暗指八）是六十四，加起来不是刚好一百吗！？”船夫不敢怠慢，只好把一百两银如数照交。
通信加密
夫
妻
船夫
明文
密文
明文
加密
解密
密钥
试试破译下列密码:
L?oryh?pdwk
“你必须了解游戏规则，
才能比其他人玩得更好”
——爱因斯坦
这是“恺撒移位密码”，通过将字母表循环后移三位进行加密
恺撒密码 （公元前一世纪被用于高卢战争）
试试破译下列密码:
L?oryh?pdwk
这是“恺撒移位密码”，通过将字母表循环右移三位进行加密：A被D替代，B被E替代，…，X被A替代，Y被B替代，Z被C替代。?
最后明文是
I love math
凯撒密码作为一种最为古老的对称加密体
制，在古罗马的时候都已经很流行，他的基本 思想是：
通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如，当偏移量以是5的时候，所有的字母A将被换成F，B变成G，此类推V将变成A，W变成B……。由此可见，位数就是凯撒密码加密和解密的密钥。
问题：
凯撒密码的设计确实很精巧，但真的像凯撒自己宣传得那样无懈可击吗? 聪明的你发现它有什么弱点吗? 你有什么办法破解呢?
破译凯撒密码
凯撒在当时很成功的使用了这种密码，
还在《高卢战记》中颇为得意地记录下了这个加密设计
practice makes perfect
凯撒密码的密钥量太小了，只有25个可能的密钥，一次破译它的概率是？
密文:
明文:
破译——实战
wyhjapjl?thrlz?wlymlja
如何进行加固呢？
26个字母通过这种简单的置换（排列）
可以产生多少种字母表？
凯撒密码的拥护者对凯撒密码进行了一个简单的改进：用一个按随机顺序排列的字母表来替代正常顺序的字母表
加固凯撒密码
26！
密码分析的始祖——阿拉伯人
公元9世纪，阿拉伯的密码学家阿尔·金迪 al' Kindi (801?~873年) 提出解密的频度分析方法，通过分析计算密文字符出现的频率破译密码。
破译“凯撒密码升级版”
用字母频率破解凯撒密码的过程中， 使用了概率中的哪个知识点呢?
1. 概率主要研究随机事件发生的可能性大小问题，这里 既有随机性，又有随机性中表现出的规律性．
2. 频率是概率的近似值，随着试验次数的增加，频率会越来越接近概率．
3. 频率本身是随机的，但概率是描述随机事件发生可能性大小的度量，是一个确定的数，是事件本身所固有的，不随人的主观意愿而改变，与每次试验无关．
凯撒密码的拥护者们为了反破译绞尽脑汁， 也用概率武器给予破译者以沉重一击．你知道他们是用什么概率武器来设计凯撒密码的加强版吗?
各个字母以基本固定的频率出现 (打破)
即：使每个字母出现在密码中的概率都相等
随机序列表中各个数字出现的概率相等。
我们可以给出密码本，它是一个随机数列，数列中的每一个数都是1到26的整数
凯撒密码加强版
学过使某些对象频率相等的工具吗？
F e e l s o c o o l
11, 2, 7, 16, 5, 20, 9, 11, 4 , 23
凯撒密码加强版
密码终极版：一次一密
用完就弃用，下次产生新的随机数列
二战中德国著名密码系统Enigma，也能使密文中字母使用的频率一样
破译Enigma做出最主要贡献的：图灵把波兰人的“炸弹”与他早先的数学研究结合起来，制造出了图灵“炸弹”机。因为图灵的智慧和贡献，使二战至少提前两年结束，他拯救了超过1400万条生命。
量子通信安全性比传统通信要高，量子通信绝对不会“泄密”。一般人们说的“量子通信”有“量子密钥分发”这个任务。这种通信利用量子力学的特性，使得现在量子加密的密钥是随机的，窃听者不能得到正确的密钥更谈不上破解信息了。我国量子通信技术已跻身全球领先地位
图灵
课外拓展
图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础，同时也对人工智能发展做出诸多贡献
：
概率在实际问题中的应用
1 概率与公平性的关系：利用概率解释游戏规则的公平性，判断实际生活中的一些现象是否合理。
2 概率与决策的关系：在“风险与决策”中经常会用到统计中的极大似然法：在一次实验中，概率大的事件发生的可能性大。
3 概率与预报的关系：在对各种自然现象、灾害的研究过程中经常会用到概率的思想来进行预测。
4 遗传机理中的统计规律.
你在学习中如何应用概率的呢？
1.凯撒密码
2.概率的意义
课堂小结
3. 概率与频率的关系
4.概率在实际问题中的应用
作业
1.查阅资料了解维吉尼亚密码
3.收集一些和概率相关的问题，并分析
其中使用的概率知识
2.观看《档案》 20110608 二战英德密码战
感谢陪伴
高中数学人教A版 必修三 阅读与思考
概率与密码
古时候，有一个人在外做生意，他付费给船夫带一封信和一些银两给对岸的妻子。
该船夫贪心，只交付五十两银子给其妻。而其妻却说：“搭的数目不够，我丈夫带的是一百两银”，船夫道：“你怎么知道你丈夫带的是一百两呢？”
然后妇人摊开图画解释说:“你看这里画了四犬（暗指九）是三十六，八龟（暗指八）是六十四，加起来不是刚好一百吗！？”船夫不敢怠慢，只好把一百两银如数照交。
通信加密
夫
妻
船夫
明文
密文
明文
加密
解密
密钥
试试破译下列密码:
L?oryh?pdwk
“你必须了解游戏规则，
才能比其他人玩得更好”
——爱因斯坦
这是“恺撒移位密码”，通过将字母表循环后移三位进行加密
恺撒密码 （公元前一世纪被用于高卢战争）
试试破译下列密码:
L?oryh?pdwk
这是“恺撒移位密码”，通过将字母表循环右移三位进行加密：A被D替代，B被E替代，…，X被A替代，Y被B替代，Z被C替代。?
最后明文是
I love math
凯撒密码作为一种最为古老的对称加密体
制，在古罗马的时候都已经很流行，他的基本 思想是：
通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如，当偏移量以是5的时候，所有的字母A将被换成F，B变成G，此类推V将变成A，W变成B……。由此可见，位数就是凯撒密码加密和解密的密钥。
问题：
凯撒密码的设计确实很精巧，但真的像凯撒自己宣传得那样无懈可击吗? 聪明的你发现它有什么弱点吗? 你有什么办法破解呢?
破译凯撒密码
凯撒在当时很成功的使用了这种密码，
还在《高卢战记》中颇为得意地记录下了这个加密设计
practice makes perfect
凯撒密码的密钥量太小了，只有25个可能的密钥，一次破译它的概率是？
密文:
明文:
破译——实战
wyhjapjl?thrlz?wlymlja
如何进行加固呢？
26个字母通过这种简单的置换（排列）
可以产生多少种字母表？
凯撒密码的拥护者对凯撒密码进行了一个简单的改进：用一个按随机顺序排列的字母表来替代正常顺序的字母表
加固凯撒密码
26！
密码分析的始祖——阿拉伯人
公元9世纪，阿拉伯的密码学家阿尔·金迪 al' Kindi (801?~873年) 提出解密的频度分析方法，通过分析计算密文字符出现的频率破译密码。
破译“凯撒密码升级版”
用字母频率破解凯撒密码的过程中， 使用了概率中的哪个知识点呢?
1. 概率主要研究随机事件发生的可能性大小问题，这里 既有随机性，又有随机性中表现出的规律性．
2. 频率是概率的近似值，随着试验次数的增加，频率会越来越接近概率．
3. 频率本身是随机的，但概率是描述随机事件发生可能性大小的度量，是一个确定的数，是事件本身所固有的，不随人的主观意愿而改变，与每次试验无关．
凯撒密码的拥护者们为了反破译绞尽脑汁， 也用概率武器给予破译者以沉重一击．你知道他们是用什么概率武器来设计凯撒密码的加强版吗?
各个字母以基本固定的频率出现 (打破)
即：使每个字母出现在密码中的概率都相等
随机序列表中各个数字出现的概率相等。
我们可以给出密码本，它是一个随机数列，数列中的每一个数都是1到26的整数
凯撒密码加强版
学过使某些对象频率相等的工具吗？
F e e l s o c o o l
11, 2, 7, 16, 5, 20, 9, 11, 4 , 23
凯撒密码加强版
密码终极版：一次一密
用完就弃用，下次产生新的随机数列
二战中德国著名密码系统Enigma，也能使密文中字母使用的频率一样
破译Enigma做出最主要贡献的：图灵把波兰人的“炸弹”与他早先的数学研究结合起来，制造出了图灵“炸弹”机。因为图灵的智慧和贡献，使二战至少提前两年结束，他拯救了超过1400万条生命。
量子通信安全性比传统通信要高，量子通信绝对不会“泄密”。一般人们说的“量子通信”有“量子密钥分发”这个任务。这种通信利用量子力学的特性，使得现在量子加密的密钥是随机的，窃听者不能得到正确的密钥更谈不上破解信息了。我国量子通信技术已跻身全球领先地位
图灵
课外拓展
图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础，同时也对人工智能发展做出诸多贡献
：
概率在实际问题中的应用
1 概率与公平性的关系：利用概率解释游戏规则的公平性，判断实际生活中的一些现象是否合理。
2 概率与决策的关系：在“风险与决策”中经常会用到统计中的极大似然法：在一次实验中，概率大的事件发生的可能性大。
3 概率与预报的关系：在对各种自然现象、灾害的研究过程中经常会用到概率的思想来进行预测。
4 遗传机理中的统计规律.
你在学习中如何应用概率的呢？
1.凯撒密码
2.概率的意义
课堂小结
3. 概率与频率的关系
4.概率在实际问题中的应用
作业
1.查阅资料了解维吉尼亚密码
3.收集一些和概率相关的问题，并分析
其中使用的概率知识
2.观看《档案》 20110608 二战英德密码战
感谢陪伴