wanlufei 的题本
初一数学·约 10 分钟·二维图解

密码 L dp d vwxghqw 怎么读:钥匙是一个“位置减三”的式子

密文 L dp d vwxghqw 读出来是 I am a student。钥匙(x−3)里的字母表示字母在字母表里的位置,所以这个式子说的是一件对每个字母都一样的动作:位置减三;a、b、c 退三位要绕到 x、y、z,所以二十六个字母必须排成圈。

题目

对于密码 L dp d vwxghqw,你能看出它代表什么意思吗?

如果给你一把破译它的“钥匙”(x−3x-3),联想英语字母表中字母的顺序,你再试试能不能解读它。

英语字母表中字母是按以下顺序排列的:abcdefghijklmnopqrstuvwxyz。如果规定 a 又接在 z 的后面,使 26 个字母排成圈,并能想到(x−3x-3)可以代表“把一个字母换成字母表中从它向前移动 3 位的字母”,按这个规律就有 L dp d vwxghqw → I am a student,这样你就能解读它的意思了。

为了保密,许多情况下都要采用密码,这时就需要有破译密码的“钥匙”。上面的例子中,如果写和读密码的双方事先约定了作为“钥匙”的式子(x−3x-3)的含义,那么他们就可以用一种保密方式通信了。你和同伴不妨也利用数学式子来制订一种类似的“钥匙”,并互相合作,通过游戏试试如何进行保密通信。

密文 L dp d vwxghqw 读出来是 I am a student,意思是“我是一个学生”。 题面已经把这句话写出来了,真正要弄明白的是另一件事:为什么一把“钥匙”能破译一整句话——因为它不是一个一个字母的对照表,而是一件对每个字母都一样的动作。

点开看逐字对照(先自己数一遍)
密文 L d p d 空格 v w x g h q w
在字母表里排第几 12 4 16 4 — 22 23 24 7 8 17 23
减去 3 9 1 13 1 — 19 20 21 4 5 14 20
明文 I a m a 空格 s t u d e n t

连起来就是 I am a student。

先点“播放演示”听一遍讲解,看转盘怎样转过三格、箭头怎样把一个字母从外圈带到内圈。再用“我自己试”换密钥、换句子,亲手读一遍。

正在准备密码转盘…

一、钥匙为什么能写成一个式子

把二十六个字母按顺序编号,编号就是它在字母表里的位置:

字母 a b c … i … l … m … z
位置 1 2 3 … 9 … 12 … 13 … 26

用字母 xx 记“某个字母的位置”,那么“往前退三位”就是:

新位置=x−3\text{新位置}=x-3

这里的 xx 可以换成 1 到 26 里的任何一个数,所以一个式子同时写下了 26 条规定。这就是本章“用字母表示数”真正好用的地方:要表达的是规则,不是某一个具体的数。

题目里的“钥匙”就是这个式子。写的人和读的人事先约定好它的含义,就能通信了——换一个数(比如 x−5x-5、x+8x+8),就是换了一把新钥匙。

二、为什么二十六个字母要排成圈

如果字母表只是一条线,那么 a 往前退三位就“没有字母”了,钥匙在这三个字母上失效。题目规定 a 接在 z 的后面,正是为了补上这个缺口:位置 1 的前一位是位置 26。

于是“位置减三”要补一句修正:

  • 减完以后如果结果比 1 小,就加上 26;
  • 反过来加密时如果结果比 26 大,就减去 26。

看开头三个字母:

密文 位置 位置减 3 修正 明文
a 1 −2 −2+26=24 x
b 2 −1 −1+26=25 y
c 3 0 0+26=26 z

所以 a、b、c 往前退三位,落在圈尾的 x、y、z 上。规则没有变,只是走到圈的开头时从圈尾接上去。

三、逐字破译

以第一个字母为例:密文 L 排在第 12 位,12−3=912-3=9,第 9 个字母是 i,所以 L 读作 I(大小写只是书写习惯,不参与这个动作)。

后面的字母重复同一件事,整句读下来就是 L dp d vwxghqw → I am a student。对照上表可以看到,只有 d、p、v、w、x、g、h、q 这些字母各自退三位,而空格原样不动。所以读的时候是“I am a student”,不是把空格也数进去。

四、反过来就是把动作倒过来

破译是位置减三,加密就是位置加三:

新位置=x+3\text{新位置}=x+3

两个动作互为逆动作:先加三再减三,每个字母都回到原处。可以用密文的第一段验算:明文 I 排在第 9 位,9+3=129+3=12,第 12 位是 L,正是密文里的第一个字母。整句加密回去,也正好是 L dp d vwxghqw。

这也说明为什么“钥匙”必须让双方都知道:只有动作一致,加密和破译才能对上。

五、容易错的两处

带走一句话

  • 识别线索: 题目给的是一把“钥匙”式子,不是对照表——要找的是一个对所有字母都相同的动作。
  • 核心关系: 字母的位置加减钥匙上的数;结果跑到 1 前面就加 26,跑到 26 后面就减 26,因为字母表是一个圈。
  • 可采取的动作: 认位置 → 按钥匙加减 → 绕圈修正 → 按顺序读出明文;加密和破译是同一动作的正反两遍。
  • 适用条件: 只对约定好的那套字母表有效;字母表的顺序、首尾怎样相接、钥匙是几,都必须双方事先一致。换成别的字母表或别的规则,就是一个新密码。

检查自己是否看懂

自测 1:用同一把钥匙(x−3x-3)加密时,you 会写成什么?

加密是位置加三:y 是第 25 位,25+3=2825+3=28,超过 26 要减 26,得到第 2 位的 b;o 是第 15 位,15+3=1815+3=18,第 18 位是 r;u 是第 21 位,21+3=2421+3=24,第 24 位是 x。所以写成 brx。可以再用破译验算回来:b 退三位绕到 y,r 退三位是 o,x 退三位是 u。

自测 2:换一把钥匙 x−1x-1,密文 Ifmmp! 是什么意思?

Hello!。每个字母的位置减一:I 是第 9 位,减一到第 8 位的 H;f 到 e;m 到 l;m 到 l;p 到 o。感叹号不是字母,位置不动。所以读出来是 Hello!。

自测 3:小明说“密钥 x−3x-3 就是把每个字母换成 u,因为 x 减三等于 u”。他错在哪里?

他错在把式子里的字母当成了字母 x 本身。式子里这个字母表示“一个字母在字母表里排第几”,它取的是位置 1 到 26,不是字母 x。所以减三是对每个字母各自的位置减三,而不是把所有字母都换成第 21 位的 u。

自测 4:密文里出现字母 a,密钥还是 x−3x-3,它读作什么?

读作 x。a 排在第 1 位,1−3=−21-3=-2,比 1 小,加上 26 得到 24,第 24 位是 x。