目录

Vectorspace Matters

By which to Rule Them All

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基础

有限域 (Finite Field)

向量空间

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双线性形式(Bilinear Form)

设域为有限域 $\mathbb{F}_q$,考虑向量空间 $\mathbb{F}_q^n$。双线性形式是一个函数:

$$ B : \mathbb{F}_q^n \times \mathbb{F}_q^n \to \mathbb{F}_q $$

满足以下两个条件:

  1. 对每个固定的 $y \in \mathbb{F}_q^n$,映射 $x \mapsto B(x, y)$ 是 $\mathbb{F}_q$-线性的;
  2. 对每个固定的 $x \in \mathbb{F}_q^n$,映射 $y \mapsto B(x, y)$ 也是 $\mathbb{F}_q$-线性的。

也就是说,$B$ 关于两个变量都是线性的。

对称双线性形式与二次型的关联

对称双线性形式(Symmetric Bilinear Form)

一个映射 $f: \mathbb{K}^n \times \mathbb{K}^n \to \mathbb{K}$ 满足:

  • 双线性性
    $$ f(a\mathbf{u} + b\mathbf{v}, \mathbf{w}) = a f(\mathbf{u}, \mathbf{w}) + b f(\mathbf{v}, \mathbf{w}) $$ (对第一个变量的线性性)

  • 对称性
    $$ f(\mathbf{u}, \mathbf{v}) = f(\mathbf{v}, \mathbf{u}) $$ 传导后可得,对于两个变量均为线性。

“关联"的本质

二次型 $Q$ 和对称双线性形式 $f$ 通过 极化恒等式(Polarization Identity)联系:

$$ \boxed{f(\mathbf{u}, \mathbf{v}) = \frac{1}{2} \left[ Q(\mathbf{u} + \mathbf{v}) - Q(\mathbf{u}) - Q(\mathbf{v}) \right]} $$

反之,二次型 $Q$ 可由 $f$ 直接导出:

$$ Q(\mathbf{u}) = f(\mathbf{u}, \mathbf{u}) $$

关键关系总结
方向 公式 含义
$Q \to f$ $f(\mathbf{u},\mathbf{v}) = \frac{1}{2}[Q(\mathbf{u}+\mathbf{v}) - Q(\mathbf{u}) - Q(\mathbf{v})]$ 从二次型恢复双线性形式
$f \to Q$ $Q(\mathbf{u}) = f(\mathbf{u},\mathbf{u})$ 从双线性形式定义二次型

二次型与其极化形式(Polarization)

给定一个二次型(Quadratic Form):

$$ f : \mathbb{F}_q^n \to \mathbb{F}_q $$

我们定义其极化形式(polar form)或称为极形式 $f^*$ 为:

$$ f^*(x, y) = f(x + y) - f(x) - f(y) $$

这个形式具有以下性质:

  • $f^*(x, y)$ 是一个双线性形式;

  • 若 $f$ 是正规二次型(即 $f(ax) = a^2 f(x)$),则 $f^*$ 是对称的双线性形式,即:

    $$ f^{*}(x, y) = f^{*}(y, x) $$

举例(矩阵表示)

设 $f(x) = x^\top M x$,其中 $M$ 是一个 $n \times n$ 的矩阵,定义在 $\mathbb{F}_q$ 上,则:

$$ \begin{aligned} f^*(x, y) &= f(x + y) - f(x) - f(y) \\ &= (x + y)^\top M (x + y) - x^\top M x - y^\top M y \\ &= x^\top M y + y^\top M x \end{aligned} $$

如果 $M$ 是对称的(即 $M^\top = M$),则有:

$$ f^*(x, y) = 2 x^\top M y $$

注意:在特征为 2 的域中(即 $q$ 为 2 的幂),$2 \equiv 0$,所以:

$$ f^*(x, y) = x^\top M y + y^\top M x = 0 \quad \text{(如果 $M$ 是对称的)} $$

这使得在奇特性域(特征为 2)中,二次型与其极形式的关系非常特殊,常常导致极形式退化。

子空间

子空间是 $F_q^n$中闭合于加法和标量乘法的子集。关键类型包括:

  • 各向同性子空间:存在非零向量 x 使 f(x)=0。
  • 全各向同性子空间:所有向量 x 满足 f(x)=0,如UOV中的油子空间 O。
  • 各向异性子空间:非零向量 x 满足 f(x)≠0。

全各向同性子空间的维数上限为 $⌊n/2⌋$,对UOV的安全性分析至关重要。

矩阵核

矩阵的秩是其最大线性无关行或列数。二次形式的秩为其关联矩阵的秩,在奇特性场中保持不变。

一般线性群 $GL_n(F_q)$

由 Fq 上所有可逆 n×n 矩阵组成的群,出现在VOX方案的变换矩阵中。

One Vector to rule them all

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Lemma 1

略.

Lemma 2

说明了 所谓迷向子空间 (Isotropic Subspace) ,即视为一组基向量矩阵的子空间表达,有其 rank 的特征 $r \gt n// 2$.

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📜引理陈述

设 $f$ 是定义在域 $\mathbb{K}$ 上的秩为 $n$ 的二次型,$\mathcal{O}$ 是其任意全迷向子空间,则: $$ \dim(\mathcal{O}) \leq \left\lfloor \frac{n}{2} \right\rfloor $$

关键概念回顾

1. 二次型与对称双线性形式

  • 二次型:函数 $Q: \mathbb{K}^n \to \mathbb{K}$,可表示为 $Q(\mathbf{x}) = \mathbf{x}^T A \mathbf{x}$($A$ 对称矩阵)

  • 关联的对称双线性形式 $f$: $$ f(\mathbf{u}, \mathbf{v}) = \frac{1}{2} \left[ Q(\mathbf{u} + \mathbf{v}) - Q(\mathbf{u}) - Q(\mathbf{v}) \right] $$ 满足:

    • 双线性性:$f(a\mathbf{u}+b\mathbf{v},\mathbf{w}) = af(\mathbf{u},\mathbf{w}) + bf(\mathbf{v},\mathbf{w})$
    • 对称性:$f(\mathbf{u},\mathbf{v}) = f(\mathbf{v},\mathbf{u})$
    • 关系:$Q(\mathbf{u}) = f(\mathbf{u}, \mathbf{u})$

2. 全迷向子空间

子空间 $\mathcal{O} \subseteq \mathbb{K}^n$ 满足: $$ \forall \mathbf{u}, \mathbf{v} \in \mathcal{O}, \quad f(\mathbf{u}, \mathbf{v}) = 0 $$

3. 矩阵表示

在基 ${\mathbf{v_1},\dots,\mathbf{v_n}}$ 下,$f$ 的矩阵为: $$ A_{n \times n} = (a_{ij}) , \quad a_{ij} = f(\mathbf{v_i}, \mathbf{v_j}) $$

证明步骤(反证法)

步骤 1:反证假设

假设 $\dim(\mathcal{O}) = r > \left\lfloor \frac{n}{2} \right\rfloor$,则:

  • 当 $n$ 偶:$r > \frac{n}{2}$
  • 当 $n$ 奇:$r > \frac{n-1}{2}$

步骤 2:基扩充

取 $\mathcal{O}$ 的基 $B = {\mathbf{v_1},\dots,\mathbf{v_r}}$,扩充为 $\mathbb{K}^n$ 的基: $$ \hat{B} = {\mathbf{v_1},\dots,\mathbf{v_r}, \mathbf{v_{r+1}},\dots,\mathbf{v_n}} $$

步骤 3:构造零块矩阵

在基 $\hat{B}$ 下,$f$ 的矩阵表示为: $$ A = \begin{pmatrix} \boxed{\text{0}} & {*} \\ {*} & {*} \end{pmatrix} $$ 其中左上角的 $r \times r$ 子矩阵为: $$ \begin{pmatrix} f(\mathbf{v_1},\mathbf{v_1}) & \cdots & f(\mathbf{v_1},\mathbf{v_r}) \\ \vdots & \ddots & \vdots \\ f(\mathbf{v_r},\mathbf{v_1}) & \cdots & f(\mathbf{v_r},\mathbf{v_r}) \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & \cdots & 0 \\ \vdots & \ddots & \vdots \\ 0 & \cdots & 0 \end{pmatrix} $$ 零块形成原因
$$ \forall i,j \leq r,\ \mathbf{v}_i,\mathbf{v}_j \in \mathcal{O} \implies f(\mathbf{v}_i,\mathbf{v}_j) = 0 $$

步骤 4:秩分析

矩阵 $A$ 的结构: $$ A = \begin{pmatrix} 0_{r \times r} & B_{r \times (n-r)} \ C_{(n-r) \times r} & D_{(n-r) \times (n-r)} \end{pmatrix} $$

  1. 前 $r$ 行:形如 $(0,\dots,0, b_{1,r+1},\dots,b_{1n})$
    张成空间维数 $\leq n - r$

  2. 后 $n-r$ 行:无特殊约束
    张成空间维数 $\leq n - r$

  3. 总秩上界: $$ \operatorname{rank}(A) \leq \underbrace{(n - r)} + {\underbrace{(n - r)}} = 2(n - r) $$

步骤 5:导出矛盾

由假设 $r > \left\lfloor \frac{n}{2} \right\rfloor$ 可得: $$ r > \frac{n}{2} \implies n - r < \frac{n}{2} \implies 2(n - r) < n $$ 因此: $$ \operatorname{rank}(A) \leq 2(n - r) < n $$ 但 $f$ 的秩为 $n$,要求 $\operatorname{rank}(A) = n$,矛盾!

结论

假设不成立,故必有: $$ \dim(\mathcal{O}) \leq \left\lfloor \frac{n}{2} \right\rfloor \quad \blacksquare $$

几何解释

全迷向子空间维数上界 $\left\lfloor \frac{n}{2} \right\rfloor$ 反映了:

  1. 在欧几里得空间中(正定二次型),全迷向子空间只能是 ${0}$
  2. 在闵可夫斯基空间中(符号差 $(n-1,1)$),最大全迷向子空间维数为 $1$
  3. 在辛空间中(交错形式),存在维数为 $n/2$ 的全迷向子空间

Notations in Cryptanalysis

Forgery - from one msg to a space

Key Recovery - as the name said.

Forgery

Forgery In RSA

from $e$ and leakage derive the set $S$ $$ S = \set{d_i | a^{ed_i} \equiv a \pmod n, \forall a \quad in \quad \mathbb{Z_n}} $$

UOV Scheme

Para

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UOV(Unbalanced Oil and Vinegar)签名方案由以下参数确定:

  • $m$:二次方程的个数(也是输出维度)
  • $n$:变量个数(输入维度),通常 $n > m$
  • $q$:有限域的大小(通常是小的素数或 $2$ 的幂)

设工作在有限域 $\mathbb{F}_q$ 上。

公钥与私钥结构

  • 公钥:由 $m$ 个二次型构成的函数向量: $$ G = (G_1, \dots, G_m), \quad G_i : \mathbb{F}_q^n \to \mathbb{F}_q $$ 每个 $G_i$ 是一个二次齐次多项式。

  • 私钥:由一组特殊结构的映射组成:

    • 一个多变量二次映射 $F : \mathbb{F}_q^n \to \mathbb{F}_q^m$,其中: $$ F(\mathbf{x}) = (F_1(\mathbf{x}), \dots, F_m(\mathbf{x})) $$ 每个 $F_i$ 是构造得使前 $m$ 个变量(称为 oil)在其中只以线性形式出现;

    • 一个可逆的线性变换矩阵 $A \in \mathrm{GL}_n(\mathbb{F}_q)$,用于隐藏结构。

私钥使得:

  • 存在一组向量 $\mathbf{o}_1, \dots, \mathbf{o}_m \in \mathbb{F}_q^n$,使得其张成空间 $\mathcal{O} = \mathrm{span}(\mathbf{o}_1, \dots, \mathbf{o}_m)$ 是每个 $G_i$ 的二次齐次部分的 迷向子空间(totally isotropic subspace)

  • 即对于所有 $\mathbf{u}, \mathbf{v} \in \mathcal{O}$,有: $$ G_i^{(2)}(\mathbf{u} + \mathbf{v}) - G_i^{(2)}(\mathbf{u}) - G_i^{(2)}(\mathbf{v}) = 0 $$

签名过程(Signer)

给定私钥 $(A, F)$,签名者希望对消息 $\mu \in {0,1}^*$ 生成签名。

  1. 计算哈希值: $$ \mathbf{z} = \mathcal{H}(\mu) \in \mathbb{F}_q^m $$

  2. 多次尝试以下过程直到成功:

    • 随机选取 Vinegar 变量 $\mathbf{v} \in \mathbb{F}_q^{n - m}$

    • 将其代入 $F(\mathbf{x})$,只剩 $m$ 个未知量(oil 变量),求解线性方程组: $$ F(\mathbf{o}, \mathbf{v}) = \mathbf{z} $$

    • 若有解,拼接得 $\mathbf{x} = (\mathbf{o}, \mathbf{v})$

  3. 应用线性变换: $$ \mathbf{y} = A^{-1} \mathbf{x} $$

  4. 输出签名: $$ \sigma = \mathbf{y} $$

验签过程(Verifier)

验证者已知公钥 $G$,以及消息 $\mu$ 和签名 $\sigma = \mathbf{y}$。

  1. 计算哈希值: $$ \mathbf{z} = \mathcal{H}(\mu) $$

  2. 验证: $$ G(\mathbf{y}) \stackrel{?}{=} \mathbf{z} $$

Oil & Vinegar 变量

在私钥构造中,我们将变量分为两类:

  • Oil(油)变量:前 $m$ 个变量 $x_1, \dots, x_m$
  • Vinegar(醋)变量:剩余的 $v = n - m$ 个变量

私钥映射 $F$ 被构造得使得每个 $F_i$ 对 oil 变量是线性的,因此在给定 vinegar 值后,求解 $F(\mathbf{x}) = \mathcal{H}(\mu)$ 成为一个线性问题。

Kipnis-Shamir Attack

From this attack, the authors observed some facts.

lemma3

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Key Observation

https://s2.loli.net/2025/06/01/Ruvwmx2MBH8TYhb.png

lemma4

https://s2.loli.net/2025/06/01/2cidmuSNzlsOqH7.png

Lemma 4 证明解析

给定条件
  • $G = (G_1,\ldots,G_m)$ 是秩为 $n$ 的齐次二次映射,由 $m$ 个矩阵表示

  • $\mathcal{O}$ 是 $G_1,\ldots,G_m$ 的公共全迷向子空间

  • 取非零向量 $\boldsymbol{x} \in \mathcal{O} \setminus {\mathbf{0}}$

  • 定义: $$ J(\boldsymbol{x}) = \left( \boldsymbol{x}^{T} G_{1}, \ldots, \boldsymbol{x}^{T} G_{m} \right) $$

    (雅克比矩阵去掉常系数)

需证明
  1. $\mathcal{O} \subset \ker(J(\boldsymbol{x}))$
  2. $\ker(J(\boldsymbol{x}))$ 一般是 $(n-m)$ 维子空间

证明步骤解析

步骤 1:证明 $\mathcal{O} \subset \ker(J(\boldsymbol{x}))$

  1. 应用全迷向性质
    由 Lemma 1,对任意 $\boldsymbol{z} \in \mathcal{O}$ 和任意 $G_i$: $$ g_i(\boldsymbol{x}) = g_i(\boldsymbol{z}) = 0 \quad \text{且} \quad g_i^{*}(\boldsymbol{z},\boldsymbol{x}) = 0 $$ 其中 $g_i^*$ 是与 $G_i$ 关联的双线性形式。

  2. 构造线性形式
    固定 $\boldsymbol{x}$ 后,定义线性形式: $$ g_{\boldsymbol{x}}^i(\cdot) = g_i^*(\boldsymbol{x},\ \cdot\ ) $$ 全迷向性质表明: $$ g_{\boldsymbol{x}}^i(\boldsymbol{z}) = g_i^*(\boldsymbol{x},\boldsymbol{z}) = 0 $$

    故 $\mathcal{O} \subset \ker(g_{\boldsymbol{x}}^i)$。

  3. 矩阵形式等价
    线性形式 $g_{\boldsymbol{x}}^i$ 可表示为: $$ g_{\boldsymbol{x}}^i(\boldsymbol{v}) = \boldsymbol{x}^T G_i \boldsymbol{v} $$ 因此有: $$ \ker(g_{\boldsymbol{x}}^i) = \ker(\boldsymbol{x}^T G_i) $$

  4. 建立包含关系
    由上述得: $$ \mathcal{O} \subset \bigcap_{i=1}^m \ker(\boldsymbol{x}^T G_i) $$ 而根据定义: $$ \ker(J(\boldsymbol{x})) = \bigcap_{i=1}^m \ker(\boldsymbol{x}^T G_i) $$ 故证得: $$ \mathcal{O} \subset \ker(J(\boldsymbol{x})) $$

步骤 2:证明 $\dim \ker(J(\boldsymbol{x})) = n - m$ (一般情况)
  1. 分析单个核

    • 每个 $G_i$ 秩为 $n$ 且 $\boldsymbol{x} \neq \mathbf{0}$
    • 线性形式 $g_{\boldsymbol{x}}^i = \boldsymbol{x}^T G_i$ 非零
    • 故每个 $\ker(\boldsymbol{x}^T G_i)$ 是 $\mathbb{F}_q^n$ 中的超平面(维数 $n-1$)
  2. 超平面交点维数
    $\ker(J(\boldsymbol{x}))$ 是 $m$ 个超平面的交集: $$ \dim \left( \bigcap_{i=1}^m H_i \right) = n - m \quad \text{(当超平面处于一般位置)} $$ 其中 $H_i = \ker(\boldsymbol{x}^T G_i)$。

  3. 处理非一般位置
    若超平面线性相关(如法向量线性相关),则: $$ \dim \ker(J(\boldsymbol{x})) > n - m $$ 但由 Schwartz-Zippel 引理: $$ \Pr_{}{(\boldsymbol{x})}\left[\text{超平面非一般位置}\right] \leq \frac{c}{q} $$ ($c$ 为常数,$q$ 为域大小)

  4. 随机化策略
    若遇非一般位置:

    • 重新随机选择 $\boldsymbol{x} \in \mathcal{O} \setminus {\mathbf{0}}$
    • 期望尝试次数为常数(因失败概率有界)

备注:雅可比矩阵解释

雅克比矩阵原始定义: $$ \mathbf{J}_{\mathbf{f}} = \left[ \frac{\partial \mathbf{f}}{\partial x_1} \quad \cdots \quad \frac{\partial \mathbf{f}}{\partial x_n} \right] = \begin{bmatrix} \nabla^{\mathsf{T}} f_1 \\ \vdots \\ \nabla^{\mathsf{T}} f_m \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \frac{\partial f_1}{\partial x_1} & \cdots & \frac{\partial f_1}{\partial x_n} \\ \vdots & \ddots & \vdots \\ \frac{\partial f_m}{\partial x_1} & \cdots & \frac{\partial f_m}{\partial x_n} \end{bmatrix} $$

$f$ 为二次型映射时:

$$ \mathbf{J}_{\mathbf{f}} = 2\mathbf{x}^TA $$

二次型映射的 Jacobi 矩阵推导

二次型映射的定义

设一个二次型映射 $f: \mathbb{R}^n \to \mathbb{R}$ 定义为: $$ f(\mathbf{x}) = \mathbf{x}^{\mathsf{T}} A \mathbf{x} $$ 其中:

$\mathbf{x} = [x_1, x_2, \ldots, x_n]^{\mathsf{T}}$ 是一个 $n \times 1$ 的列向量。$A$ 是一个 $n \times n$ 的实对称矩阵,即 $A = A^{\mathsf{T}}$。我们可以将 $A$ 的元素表示为 $a_{ij}$,对于 $i,j = 1, \ldots, n$。

展开二次型

将二次型 $f(\mathbf{x})$ 展开为求和形式: $$ f(\mathbf{x}) = \sum_{i=1}^{n} \sum_{j=1}^{n} a_{ij} x_i x_j $$

计算偏导数

为了得到 Jacobi 矩阵(对于标量值函数,Jacobi 矩阵即为梯度向量的转置),我们需要计算 $f(\mathbf{x})$ 对每个 $x_k$ ($k=1, \ldots, n$) 的偏导数。

考虑对 $x_k$ 的偏导数: $$ \frac{\partial f}{\partial x_k} = \frac{\partial}{\partial x_k} \left( \sum_{i=1}^{n} \sum_{j=1}^{n} a_{ij} x_i x_j \right) $$

在求和中,只有当 $i=k$ 或 $j=k$ 时,项 $a_{ij} x_i x_j$ 才包含 $x_k$。我们可以将求和项分为三类:

  • $i=k, j \neq k$ 的项:$a_{kj} x_k x_j$
  • $j=k, i \neq k$ 的项:$a_{ik} x_i x_k$
  • $i=k, j=k$ 的项:$a_{kk} x_k x_k = a_{kk} x_k^2$

因此,偏导数可以写为: $$ \begin{align*} \frac{\partial f}{\partial x_k} &= \sum_{j=1, j \neq k}^{n} \frac{\partial}{\partial x_k} (a_{kj} x_k x_j) + \sum_{i=1, i \neq k}^{n} \frac{\partial}{\partial x_k} (a_{ik} x_i x_k) + \frac{\partial}{\partial x_k} (a_{kk} x_k^2) \ &= \sum_{j=1, j \neq k}^{n} a_{kj} x_j + \sum_{i=1, i \neq k}^{n} a_{ik} x_i + 2 a_{kk} x_k \end{align*} $$

由于矩阵 $A$ 是对称的,我们有 $a_{ik} = a_{ki}$。因此,第二个求和项可以改写为: $$ \sum_{i=1, i \neq k}^{n} a_{ik} x_i = \sum_{i=1, i \neq k}^{n} a_{ki} x_i $$

现在,结合各项: $$ \frac{\partial f}{\partial x_k} = \sum_{j=1, j \neq k}^{n} a_{kj} x_j + \sum_{i=1, i \neq k}^{n} a_{ki} x_i + 2 a_{kk} x_k $$ 我们可以将这两个求和项重新整合,使其包含 $x_k$ 项。注意到 $\sum_{j=1}^{n} a_{kj} x_j$ 包含了 $a_{kk}x_k$,而 $\sum_{i=1}^{n} a_{ki} x_i$ 也包含了 $a_{kk}x_k$。因此,我们可以将原式改写为: $$ \begin{align*} \frac{\partial f}{\partial x_k} &= \left( \sum_{j=1}^{n} a_{kj} x_j - a_{kk} x_k \right) + \left( \sum_{i=1}^{n} a_{ki} x_i - a_{kk} x_k \right) + 2 a_{kk} x_k \ &= \sum_{j=1}^{n} a_{kj} x_j + \sum_{i=1}^{n} a_{ki} x_i \end{align*} $$

由于 $A$ 是对称矩阵,即 $a_{ki} = a_{ik}$,我们可以将第二个求和项的哑变量 $i$ 替换为 $j$,得到: $$ \frac{\partial f}{\partial x_k} = \sum_{j=1}^{n} a_{kj} x_j + \sum_{j=1}^{n} a_{kj} x_j = \sum_{j=1}^{n} (a_{kj} + a_{jk}) x_j $$ 由于 $A$ 是对称的, $a_{kj} = a_{jk}$,所以 $a_{kj} + a_{jk} = 2 a_{kj}$。 $$ \frac{\partial f}{\partial x_k} = \sum_{j=1}^{n} 2 a_{kj} x_j $$

构造 Jacobi 矩阵

Jacobi 矩阵 $\mathbf{J}_f$ 是一个 $1 \times n$ 的行向量(因为 $f$ 是从 $\mathbb{R}^n$ 到 $\mathbb{R}$ 的映射):

$$ \mathbf{J}_f = \begin{bmatrix} \frac{\partial f}{\partial x_1} & \frac{\partial f}{\partial x_2} & \cdots & \frac{\partial f}{\partial x_n} \end{bmatrix} $$

代入偏导数表达式:

$$ \mathbf{J_f} = \begin{bmatrix} \sum_{j=1}^{n} 2 a_{1j} x_j & \sum_{j=1}^{n} 2 a_{2j} x_j & \cdots & \sum_{j=1}^{n} 2 a_{nj} x_j \end{bmatrix} $$

这个矩阵可以写成矩阵乘法的形式:

$$ \mathbf{J_f} = 2 \begin{bmatrix} x_1 & x_2 & \cdots & x_n \end{bmatrix} \begin{bmatrix} a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n} \\ a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n} \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ a_{n1} & a_{n2} & \cdots & a_{nn} \end{bmatrix} $$

即:

$$ \mathbf{J}_f = 2 \mathbf{x}^{\mathsf{T}} A $$

结论

综上所述,对于二次型映射 $f(\mathbf{x}) = \mathbf{x}^{\mathsf{T}} A \mathbf{x}$(其中 $A$ 是对称矩阵),其 Jacobi 矩阵为: $$ \mathbf{J}_f = 2 \mathbf{x}^{\mathsf{T}} A $$

当域特征 $\neq 2$ 时(在 $F_q$ 中存在$2^{-1}$): $$ 2J(\boldsymbol{x}) = \mathbf{J}_G(\boldsymbol{x}) $$ 其中 $\mathbf{J}_G$ 是 $G$ 的雅可比矩阵。此时: $$ \ker(J(\boldsymbol{x})) = \ker(\mathbf{J}_G(\boldsymbol{x})) $$ 这也解释了记法 “$J$” 的由来。

证明总结

https://s2.loli.net/2025/06/16/9L1Y2QwBSvdu3Or.png

Distinguisher

https://s2.loli.net/2025/06/01/w6WBcGDKTkda9im.png

Summary

From One Vector to Rule By the properties of an istropic subspace and Jacobi Matrix, equivalent to forgery.

:)

Refferences