大学入試の数学の問題を解くゲイ2022
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ホモって学歴高い人たまに居るけど 総じて受験の為に産まれてきた人だけだよね やっぱホモに走ってしまうと人生詰むんだよな… ホモの人生消化試合!!(爆笑) 問題作ってみたの 気付けば一発なんだけど 誰か解いてくれるかしら 1,2,3,4の4個の数字から無作為に1個を選び記録するという操作をn回行う 記録されたn個の数字の積が平方数になる確率を求めよ 個別の小さいnについてはがんばればできるけど、一般の場合はそうとう複雑じゃないかしら? 簡単にできるように思えないわ 0 1 2 9 44 4C1 a[3] =8 4C2 a[2] =6 4C3 a[1] =0 4C4 a[0] =1 nCk a[n-k] >>10 他にもっと上手い方法あるかもしれないけど、 普通なら漸化式作って解けばよさそうに思うわ。 そうね まずは普通に漸化式で解いて、答えの形から別の簡単な方法を探すというのもいいかもしれない >>13 姐さんのヒントでわかったわ! n回の操作後、次の3つの可能性があるわ。 A. 2が現れた回数が偶数回(0を含む)で、3が現れた回数も偶数回 B. 2が現れた回数が奇数回で、3が現れた回数も奇数回 C. 2と3のうち、片方が偶数回現れていて、もう片方が奇数回現れている n回の操作後、Aの場合になる確率をa_n、Bの場合になる確率をb_n、Cの場合になる確率をc_nとおくわ。 a_1とc_1は1/2、b_1は0になるわね。 n個の数字の積が平方数になるのは、Aの場合に他ならないから、a_nを求めればいいの。 n回の操作後、AかBかCになっているけど、次に数字を選んで1か4が出れば、AかBかCの状態に変化はないわ。 n回の操作後、AかBの状態になっていて、次に選んだ数字が2か3であれば、Cの状態に変化するわ。 n回の操作後、Cの状態になっていて、さらに選んだ数字が2か3であれば、どちらか片方の場合はAの状態になって、もう片方であればBの状態に変化するわ。 このことから、次の式が成り立つことがわかるわ。 a_{n+1} = (1/2) a_n + (1/4) c_n b_{n+1} = (1/2) b_n + (1/4) c_n c_{n+1} = (1/2) a_n + (1/2) b_n + (1/2) c_n だけど、どのnに対しても a_n + b_n + c_n = 1 だから、c_{n+1} = (1/2) (a_n + b_n + c_n) = 1/2 となって、すべてのnに対して c_n = 1/2 となることが分かるわ。これを一番上の式に代入すると a_{n+1} = (1/2) a_n + 1/8 となるから、この漸化式を a_1 = 1/2 に注意して解くと、a_n = (1/4) + (1/2^{n+1}) が得られるわ。これが答えよ。 素晴らしいわ 正解よ なぜ答えが1/4に近いかを考えることね >>17 あなた>>10 の姐さんなの? 面白い問題ありがとう。 2も3も偶数回出る場合と、2が偶数回出て3が奇数回出る場合、2が奇数回出て3が偶数回出る場合、2も3も奇数回出る場合のこの4つがだいたい同じ割合になるはずだから、nが大きくなると自然と1/4に近づいていくってことなのね。 「なぜ答えが1/4に近いかを考えることね」って言われるまで気付かなかったわ。良くこんな問題思いついたわね! >>16 解き方も無駄がなく説明もわかりやすくて素晴らしいわ。 >>18 あたしも最初同じようなこと思ったんだけど、 問題を「1,2,3の3個の数字」にすると、4個の数字の時とは確率は間違いなく異なると思うけど、18に書いてある考え方も成り立ってもよさそうにも思えるのよね。 「この4つがだいたい同じ割合」になる条件が、もう少しキチンと考える必要がありそうよ。 二つ目の場合と三つ目の場合は対称性より常に等しいでしょうけど。 出題者さんの解法だとこのあたりもクリアーなのかしら? どんな解法なのか興味深いわ。 >>19 姐さんの疑問とても興味深いから考えてみたの。1,2,3の3個の数字から選ぶことにすると、アタシのやり方の式が a_{n+1} = (1/3)a_n + (1/3)c_n b_{n+1} = (1/3)b_n + (1/3)c_n c_{n+1} = (2/3)a_n + (2/3)b_n + (1/3)c_n てなるわ。a_n + b_n + c_n = 1を利用すると、c_{n+1} = (2/3)(a_n + b_n + c_n) - (1/3)c_n = 2/3 - (1/3)c_n てなるわ。この漸化式を解いて c_n = (1/2)(1 - (-1/3)^n) が分かるわ。だから a_{n+1} = (1/3)a_n + 1/6 - (1/6)(-1/3)^n となって、クソめんどくさいなんだけど、この漸化式を解くと
a_n = 1 - (3/4)( 1 - 1/9^{[ (n-1)/2 ] + 1} ) となるわ。ここで [ X ] は Xを超えない最大の整数よ。だからnが大きくなるとa_nは 1 - 3/4 = 1/4に近づくの。 実際にa_nを計算すると、a_1 = a_2 = 1/3, a_3 = a_4 = 7/27, a_5 + a_6 = 61/243 てなってどんどん1/4に近づくわ。 まあa_nの一般項を出さなくても、c_n = (1/2)(1 - (-1/3)^n) はnが大きくなると1/2に近づくから、a_nがaに収束すると仮定すれば a = (1/3)a + (1/3)(1/2) となることが予想できて、これを解くと a = 1/4 が出るわね。 というわけで>>18 に書いた考え方はやはり正しいと思うわ。 もし問題が「1,2,3,4,5の5個の数字から」だったら、n回後の確率の一般項がどうなるか知らないけど、nが大きくなったときに1/8に近づくはずだわ。 ホモはお受験ゴッコは得意でも、後の人生が消化試合なんだよなぁ(爆笑) >>21 受験すらうまくいかなかったバカは黙ってなさい >>20 に書き間違えあったわ。a_5 + a_6 = 61/243 じゃなくて a_5 = a_6 = 61/243 ね。 nが偶数のときは a_{n+1} が a_n より減るけど、nが奇数のときは a_{n+1} = a_n なの。不思議よね。 p[0]=1 p[1]=1/3 p[n+1]=2/3-p[n]/3 p[n]=(1/2){(-1/3)^n+1} a[n]={p[n]-(1/3)^n}/2+(1/3)^n =(1/4){(-1/3)^n+1}+(1/2)(1/3)^n =(1/4){1+(2+(-1)^n)/3^n} a[1]=1/3 a[2]=1/3 a[3]=7/27 a[4]=7/27 a[5]=61/243 a[6]=61/243 nが奇数のときa[n]=a[n+1]になる理由を簡単に説明できると面白いわね アタシは少し考えてみたけど分からなかったわ >>24 チラシの裏じゃないんだから、式書くだけじゃなくて意味を説明しなさいよ! あなたの p[n] は >>20 の a_n + b_n と同じものかしら? なんで a[n]={p[n]-(1/3)^n}/2+(1/3)^n になるの? そうね… なんでそうなるかを説明するには、まずなぜ>>10 が暗算で解けるのか、を説明した方がいいかもしれない あたし13=19なんだけど、 自分で計算する暇なくて、ってか正直面倒で、 思ったことだけ書いてるだけなのに、 それをキチンと計算してくださる姐さん方に感謝よ。 20の結果を見ると、平方数がいくつあっても結果には関係なさそうね。 極端な例を挙げれば、 「1,2,3,4,9,16,25,36,49,64,81,100の12個の数字」ってしても、それぞれ1/4に収束しそうね。 まあ2や3のでる確率が下がるってことは、 一度出たらなかなか平方数に戻らないってことだものね。 1,2,3,4,5だと1/8に収束するだろうことも同意するわ。 1,2,3,4,5,6と、異なる素因数による合成数が入るとちょっと面倒になるかな? どってことないかな? やっぱり1/8か。 2,4,6とかだと、1/4かな。 平方成分除いて存在する異なる素因数の個数をkとすると、 1/2^kとかそんな感じかしら。 25の疑問は、20の計算で何故ガウス記号が出てくるのかってことよね? 20の計算の意味を丹念に調べたら、何かヒントが出てくるのではないかしら? 思いつきだけでろくに計算もしないでごめんなさいね。 計算するバイタリティーのある姐さん方頑張ってね。 それにしても、色んな疑問が湧いてくるこの問題、 素晴らしい問題ね。 出題者さんの解法も興味あるわ。 出題者さん教えてもらえないかしら。 ああ、違ったわね。 >平方成分除いて存在する異なる素因数の個数をkとすると、 の部分、例えば「1,6の2個の数字」のように、「必ずセットでのみ出てくる異なる素因数による合成数」は、そのセットでひとつの素数のように扱う必要がありそうね。 スッキリとうまく表現するの大変だわ。 アタシは11=16=18=20=23=26よ。 1,2,3,4,5,6だと、例えば2, 3, 6 と一回ずつ出た時にも積が平方数になるから、とても複雑でこれまでの考え方では通用しないと思うわ。 >>20 でa_nの出し方を省略したけど簡単に説明すると、 a_{n+2} = (1/3)a_{n+1} + 1/6 - (1/6)(-1/3)^{n+1} a_{n+1} = (1/3)a_n + 1/6 - (1/6)(-1/3)^n の辺々を引いて、両辺に(-3)^{n+1}を掛けて、d_n = (-3)^n (a_{n+1} - a_n) とおくと d_{n+1} = - d_n - 2/3 となるわ。これを解くと、d_nはnが偶数のとき -2/3, nが奇数のとき 0 になるわ。 だからnが奇数のときは a_{n+1} - a_n = 0 になって、a_n の一般項を出すときにガウス記号が出たの。 nが奇数のとき a_{n+1} = a_n になる本質的な理由があるのかは分からないわ。 出題者 = 24 = 27 なのかしら?もったいぶらないで解説してほしいわ。 ええ、アタシは出題者=24=27よ 元の問題の想定解が1,2,3でも使えるか27で確かめたわ 先に>10がなぜ暗算で解けるか解説するわ 1回の試行で確率1/2で起こるような事象 (例えばコインを投げて表が出るとか、1,2,3,4から無作為に選んで2または3が出るといったこと) は、n回試行を繰り返したときにその事象が 偶数 回起きる確率は1/2となる、ということに気付く必要がある。 つまり、1,2,3,4の4個の数字から無作為に1個を選び記録するという操作をn回行うとき、2または3が偶数回出る確率は1/2となる。 (念のため注意しておくと2または3が出るというのは、例えば無作為に7回選んで 1243342 と出た場合、2または3は4回出ている。 1114443 と出た場合、2または3は1回出ている。) 暗算で解きたいのだから、これ証明をするのに二項係数の和など用いてはならない。漸化式で考える。 1,2,3,4の4個の数字から無作為に1個を選び記録するという操作をn回行うとき、2または3が偶数回出る確率をp[n]とする。p[n]はコインをn回投げて表が偶数回出る確率と思ってもいい。 p[n+1]=p[n]*1/2+(1-p[n])*1/2 =1/2 となり、したがってp[n]は常に1/2である。 さて次に、1,2,3,4の積がどういう時に平方数になるか考察する。1と4はどのように出ても積は平方数となるので、2と3の出方だけが問題。 そもそも2または3が奇数回出ると平方数にはなりようがない。2または3が奇数回出るということは2が偶数回で3が奇数回、または、2が奇数回で3が偶然回出るということだから、素因数分解の2の指数と3の指数どちらかは必ず奇数であり平方数にはならない。 したがって少なくとも2または3が偶数回出る必要がある。上のp[n]が使えそうである。 しかし、2または3が偶数回出たとしても2も3も奇数回だと平方数にはならないから、2が偶数回出る必要がある(このとき必然的に3も偶数回で積が平方数となるための必要十分条件となる)。 2または3が偶数回出たうえで2が偶数回出るということは、また上のp[n]が使えそうである。表に2、裏に3が書いてあるコインを偶数回(2k回)投げて表の2が偶数回出る確率はp[2k]=1/2である。 ただし気をつけなければならないのは、全ての回で1または4が出る場合(=確率1/2^nで、この場合も積は平方数)である。この場合を除いて、2または3が偶数回出たうえで2が偶数回出ると考えなければならない。 以上より、求める確率は (1/2-1/2^n)*1/2+1/2^n =1/4+1/2^(n+1) で、>16と同じになる。 長くなったけど、要約すれば 1,2,3,4の積が平方数になる確率 =(2または3が偶数回出る確率-全て1または4が出る確率)*(2が偶数回出る確率)+(全て1または4が出る確率) =(1/2-1/2^n)*1/2+1/2^n =1/4+1/2^(n+1) つまり、暗算で求められるというわけ。 そこで>20も同じように考えてみる 1,2,3の積が平方数になるのは、 (2または3が偶数回出る確率-全て1が出る確率)*(2が偶数回出る確率)+(全て1が出る確率) = (2または3が偶数回出る確率-1/3^n)*1/2+1/3^n 表が2/3、裏が1/3の確率で出るコインをn回投げたとき表が偶数回出る確率をp[n]とすると>24の漸化式になるはずよ >>31 とても丁寧な説明どうもありがとう。鮮やかね。よくわかったし、自分でも取り組んだ甲斐があったわ。 確率1/2で起きることをn回試行して、偶数回起きる確率がいつも1/2になるなんて、とても面白い発見ね!おかげでまたひとつ賢いヲカマになったわ。 ついでに>>30 で1,2,3,4,5,6だと複雑になるって書いたけど、よく考えるとそこまででもなかったわね。 (2が偶数回出る確率) x (3が偶数回出る確率) x (5が偶数回出る確率) x (6が偶数回出る確率) + (2が奇数回出る確率) x (3が奇数回出る確率) x (5が偶数回出る確率) x (6が奇数回出る確率) を出せばいいのよね。だからnが大きくなると 1/2 x 1/2 x 1/2 x 1/2 + 1/2 x 1/2 x 1/2 x 1/2 = 1/8 に近づくはずなのね? ただ、登場する数字が増えれば、どんどん複雑になるわね。 mod平方数の乗法群の位数分の1になるってだけの話では? 無理数の無理数乗が無理数になることがあることを様々方法で示せ ちょっとーお姉さまたち、普段はどんなお仕事してらっしゃるのか知りたいわ >>37 「無理数の無理数乗が有理数になることがある」なら、排中律を使う証明と構成的証明を知ってるけど、この問題は初めてみたわ。 アタシは2つ方法を考えたわ。 (1) まず√2と√3が無理数なのはいいわね?そしてlog_2 3も無理数ね。なぜなら、もしこれが有理数でa/bという分数で表せるとすると、2^{a/b} = 3、つまり 2^a = 3^b となって矛盾しちゃうわ。そして√2 の (log_2 3) 乗を計算すると √2^{log_2 3} = {2^{1/2}}^{log_2 3} = 2^{(1/2) log_2 3} = 2^{log_2 3^(1/2)} = 3^(1/2) = √3 となってめでたく無理数になったわ。 (2) Xを全ての無理数の集合とするわ。そして無理数なんでも良いんだけど、そうね、例えばπを使って Y = { x^π | x ∈ X } とおくわ。 Yの要素に有理数しかないと仮定して矛盾を導けばいいの。そう仮定すると、有理数の集合は可算集合だからYの濃度を|Y|で表すと、 |Y| ≤ ℵ_0(可算集合の濃度以下)となるわね。一方Xは無理数の集合だから、|X| = 2^{ℵ_0}(連続体の濃度)ね。 ところが、XとYの要素の間には一対一の対応関係があるから |X| = |Y| となって 2^{ℵ_0} ≤ ℵ_0 が得られるわ。 けれど実際は ℵ_0 < 2^{ℵ_0} なのでこれは矛盾よ。 これで正解かしら? 他にどんな方法があるのかしら? 解いたついでに、ちょっと前に落ちちゃった「頭が良いゲイが集まるスレ」で √2=1.41421356... の小数点第偶数位を並べた小数 0.1236... は無理数か? ていう問題が出されてたんだけど、さっぱりわからないわ。答えがわかる人いたら教えて! >>41 2つもの方法を考えたなんて、あなた素晴らしいわね。 (1)の方法は、無理数乗の定義がキチンと出来ていないとしても、 そういう概念がもしあるとしたらという程度の前提で 高校の範囲内で出来るのが特に素晴らしいわ。 (2)の方法は、加算無限<連続無限とか、濃度という言葉使い、アレフゼロなんて記号、 完全に大学の範囲、しかも多分数学科でしかやらないのではないのかしら? 一対一というのは単射のことだけど、 全射であることはYの定義から明らかだから、 ご本人はたぶん全単射のつもりで使っているのね。 ただこの方法、ちょっと疑問があるわ。 X→Yが単射(一対一)というのは明らかかしら? 一般論でいうと、rを定数としたとき、 写像x→x^rは単射とは限らないわ。 例えばrを2としたとき、1^2=(−1)^2よね。 rを無理数とするとx→x^rが単射になるかどうか、自明ではないのではないかしら? もし事実だとしてもなぜそれが言えるのか説明が必要ではないかしら? 少なくともあたしはこれが単射と言い切れるかどうかわからないわ。 >>42 についてはアタシもさっぱりだわ。 出題者さんの登場が待たれるわね。 ところであなたもしかしてリサ姐さんじゃない? リサ姐さんのこと思い出したら、あなたがリサ姐さんではなくても、 数学科じゃなくても連続濃度とか知ってても不思議ではないかも、 と思い直したわ。 >多分数学科でしかやらないのではないのかしら? の部分は撤回するわ。 >>38 不思議なこと言うわね 大学入試ではf(x)=e^xという関数は無理数を除いた飛び飛びでしか定義されていないとでもいうのかしら >>45 あなたそういう物言いはスレが荒れかねないわよ。 無理数乗についてなら、 「指数関数を定義するときに、実数上の関数として定義するために、 無理数乗の定義の仕方も説明されるわよ」 とでも言えばいいじゃない。 数学系スレは荒れやすいから気をつけてね。 >>43 あら、レスありがと! まず言葉遣いなんだけど、確かに「一対一関数」は one-to-one function の日本語訳で単射を表すわ。 で、紛らわしいんだけど「一対一対応」は one-to-one correspondence の日本語訳で全単射を表すの。 姐さんのおっしゃる通り、定義に問題があったわ。xが負の数だとxの無理数乗とかそもそも定義されないわよね。 だからXを「0以上の全ての無理数の集合」に直すわ。これなら、Xの任意の要素a, bに対して、a < b なら a^π < b^π となるから一対一よね? こうしてもXの濃度は2^{ℵ_0}(連続体の濃度)のままなので大丈夫ね。 またはXを「全ての無理数の集合」のままにして、Y = { π^x | x ∈ X } に変えても大丈夫よね? アタシはリサ姐さんという方ではないわ。どういう方なの? 確かに数学科出身でなければこういうのはふつう知らないと思うわ。アタシは数学科出身じゃないけど個人的に勉強したの。あなたも知ってるみたいだけど数学科出身なの? >>41 >「無理数の無理数乗が有理数になることがある」なら、排中律を使う証明と構成的証明を知ってるけど、 > それをご存知なら排中律を使う非構成的証明を所望いたします >>48 これは面白いの。√2^√2を考えるわ。もしこれが有理数であるなら、無理数の無理数乗が有理数ということになるわね。 じゃあ、もし√2^√2が有理数でない、つまり無理数なら、(√2^√2)^√2を考えるの。すると (√2^√2)^√2 = √2^(√2 x √2) = √2^2 = 2 となってやはり無理数の無理数乗が有理数になるわ。 √2^√2は有理数であるか有理数でないかのどちらかであり、どっちにしても無理数の無理数乗が有理数になることがあることがわかったから、これで証明できたわ。 この「√2^√2は有理数であるか有理数でないかのどちらかである」を真としているのが排中律を使っている部分よ。 ちなみに構成的証明は √2^{log_2 9} = 3 というもので、>>41 の(1)の方法はこれをアレンジしたの。 >>47 言葉使いの説明ありがとう。 そして証明の修正、OKだと思うわ。 加算濃度<連続濃度は知ってる仮定ね。 これも対角線論法とか必要で面白い話なのよね。 リサ姐さんって、前にあった「ゲイが語る京都大学」ってスレにいた、理IIIに合格したという人よ。 そうね、あなたの方が言葉使いが丁寧な気がするわ。 リサ姐さんも面白い人だけど。 もしかしてあなた、もっと前にあった「数学が得意なゲイってこの世に存在するの?」ってスレの末尾Kさんかしら? 今末尾Kじゃないから違うかな? あたしは一応数学科出身よ。 失礼、>>48 は、 "せっかく>>49 のような楽しい例をご存知なのであれば、>>37 もそのような例、つまり排中律を使用した 非 構成的証明を考えてみて下さい" という意味です ホモ 計算よりおのれの狂った人生設計の方を何とかしたら? >>50 あら、そうなのね。アタシは末尾Kさんという方でもないわ。数学系のスレにカキコしたのはこのスレの11と16が初めてよ。 紹介していただいたスレ面白そうだからログを読んでみるわ。それにしても、数学好きのゲイってそれなりにいるのかしら? 数学好きってなぜか女より男の方が圧倒的に多いわよね? 数学科の女子の割合ってどのくらいだったのかしら? ゲイって基本、心が女の男だと思ってるんだけど、そうだとすると、数学好きのゲイの割合って、数学好きのノンケ男の割合より低くて、数学好きの女の割合に近いのかしら?って前々から疑問に思ってるのよね。 >>51 ちょっと考えてみたけど、>>49 の証明を簡単にアレンジして作ることはできなそうよね。違うふうに排中律を使う証明があるのかもしれないけど、すぐには思いつかないわ。 でも、>>41 の(2)は排中律は使ってないけど非構成的な証明よ。具体例を作ったわけじゃないもの。アタシが証明した命題は、 ¬∀x(Px → Qx) という論理式で表せるわ。ここで Px =「xは無理数の無理数乗である」 Qx =「xは有理数である」 ね。けど本当に示さなきゃいけないのは ∃x(Px ∧ ¬Qx) なのよ。古典論理では ¬∀x(Px → Qx) と ∃x(Px ∧ ¬Qx) は同値だけど、直観主義論理では前者から後者を導けないのよね。 ていうかあなた出題者さんなの?他の方法あるなら解説してよ。 >>53 あら、初めてさんだったのね。 それは失礼いたしました。 あたしのときは数学科の中で女子は1割くらいだったかしら? 男女比という見方で見ていなかったので記憶があいまいで信憑性は低いけと。 それにあたしの大学時代って相当昔だから参考になるかしら。 ところでゲイについての考え方はあたしとかなり違うみたいね。 心が女の男って、ゲイではなくてトランスになるのでは? 少なくともあたしはあたしの心が女だとは思ったことはないのよ。 オネエ言葉は二丁目通いが長かったからわりとネイティブになったけど。 あたしがタチだからなのかしらね。 ネコならまた違うものかしら。 数学好きのゲイの割合ねえ〜 ノンケ友達が少ないから数学好きのノンケの割合もよくわからないけど、 「探してみると意外といるのね」っていう感じがゲイでもノンケでも変わらないのではないかしら? んーでもノンケの方が数学好き多いかしらね〜? それから数学好きの女って、そんなに少なくはないのでは、とも思うの。 ただ女って好き嫌いよりも役立つか役立たないかで選ぶ傾向があるから、 就職や結婚等に特に有利にならない数学科を選ぶ女が少ないってのはあるのではないかしら。 ゲイは逆に役立つか役立たないかよりも好き嫌いで選ぶ人が多くない? というか極端に言えば、刹那的な人が女よりノンケより多い気がするわ。 家庭を持つ気がないことから来る無責任さのせいなのかもしれないけど。 まー人それぞれって言ってしまえばそれまでなんだけどね。 ホモで頭が良いということがまず非常に稀なことなのに そのなかで数学が好きってゼロを発見するようなものよ >>55 アタシはリアルではオネエしゃべらなくて、5ちゃんだけオネエね。でも不思議と数学とオネエの相性良い気がするのw 言葉足らずだったけど、心には男性的なものと女性的なものがあるだけで、性別はあくまで肉体的なもので心にはないと思っているの。 男性的な心っていうのは、女に性的魅力を感じて、一般的に男性が多く好むもの(格闘技とか野球とかロボットものとか?)を好むって意味。 女性的な心っていうのは、男に性的魅力を感じて、一般的に女性が多く好むもの(きれいなものやかわいいものなど)を好むって意味。 そういう分け方だと、アタシの心って女性的だと思うの。 小学校低学年までの自分のことを思い出すと、魔法少女ものが好きだったし、キキララ好きだったし、折り紙好きだったし、 雛祭りの時お雛様欲しい!ってだだこねたし、気づいた時には「わたし〜〜だわ」とかナチュラルにオネエで会話してたの! もちろん体育は苦手だったわ。飛んでくるボールとか怖いのw 明らかに女性的だったんでしょうね、オカマって言われていじめられたわ。 でもその頃は好きな女の子もいて、自分がオカマだったなんて知らなかったのw トランスのことはよくわからないんだけど、自分の心の傾向に体を合わせて辻褄を合わせちゃおうとするのがトランスで、 自分の肉体的性別は事実として受け入れるのがトランスじゃないゲイとかレズビアンなのかしら?って思ってたんだけど 男→女のトランスで女性が好きということもあるから、これはアタシの理論だと説明できないのよね。 ご察しの通りアタシはネコだから女性的なだけで、タチの人は自分のことを女性的だとは思ってないのかしらね。 女は好き嫌いより役立つかどうかで選ぶっていうのはなるほどね。男より現実的である意味賢いのね。 >>54 √2^√2が無理数なら、それが求めている例である √2^√2が有理数なら、これに何かをかけて無理数に出来ないかしら? >>58 姐さんのヒントで思いついたわ。 √2^√3が無理数なら、それが求めている例よ。 √2^√3が有理数なら、それに無理数である√2をかけた数である √2 x √2^√3 も無理数ね。これの√3乗を計算すると (√2 x √2^√3)^√3 = √2^√3 x (√2^√3)^√3 = √2^√3 x √2^(√3 x √3) = √2^√3 x √2^3 = √2^√3 x 2 x √2 となるわ。右辺は 有理数 x 有理数 x 無理数 だから無理数になるわ。 √2^√3が無理数なら、それが求めている例よ。 >√2^√3が有理数なら、それに無理数である√2をかけた数である √2 x √2^√3 も無理数ね。これの√3乗を計算すると >(√2 x √2^√3)^√3 = √2^√3 x (√2^√3)^√3 = √2^√3 x √2^(√3 x √3) = √2^√3 x √2^3 = √2^√3 x 2 x √2 >となるわ。右辺は 有理数 x 有 √2^√3が無理数なら、それが求めている例よ。 √2^√3が有理数なら、それに無理数である√2をかけた数である √2 x √2^√3 =(√2)^(1+√3) が求めている例よ。 というのがアタシの言いたかったこと z を複素数とし、自然数 n に対して複素数 z^n を表す複素数平面上の点を P_n とする。 (一部設問省略) n を 3 以上の自然数とする。点 P_1, P_2, ……, P_n がすべて異なり、ある正 n 角形の頂点となり、 この順で反時計回りに並んでいるものとする。 このとき z^n の値を求めよ。 (お茶の水女大 理(数)) この問題、数学科用とは思えないくらい簡単なので、問題文の 「この順で反時計回りに並んでいるものとする。」 を無視して解いて下さい 理由は?って聞いてるってことは正しいってことよね? 勘違いとか誤解ってどういうこと? 出題者さんじゃなくてもいいけど、誰か何故1になるのか、 また1と答えた人がどんな勘違いなり誤解してる可能性があるのか、 教えてくれる人いないかしら? >>64 これ、1の冪根をある程度見慣れている人なら、 zを1の原始n乗根(反時計回りを無視するなら原始n乗根ならなんでもいいわよね)にすればいいってピンと来ると思うんだけど、 自明と答えた姐さんはそれを説明するのが面倒だったんじゃないかしら? でも1の冪根以外ではあり得ないかどうかも本当ならチェックしなければならないことは忘れていたのかしら? それともわかっていて面倒だったのかしら? どうせ答えるならちゃんと説明して欲しいものだわね。 まあでも、自明って答えも乱暴だけど、 >>68 の姐さんの返しにもちょっと刺があるわね。 自明だけではわからない人にもわかるように説明してくださらない?とか書けばまだ和やかだと思うわよ。 それとも「○○と勘違いしてない?」とか具体的に書くとかね。 そうでないと攻撃的なレスに見えてしまうわ。 たしかに。 どう考えて自明となったのかもう少し説明してほしい。 おそらくコレだとは思うけど。 >でも1の冪根以外ではあり得ないかどうかも本当ならチェックしなければならないことは忘れていたのかしら? >>71 じゃ、あたしが横レスするわ。 zの絶対値をr、偏角をθとすると、z = r(cos θ + i sin θ) で、z^k = r^k(cos kθ + i sin kθ) となるわね。 もしr≠1だったらz, z^2, …, z^nは原点を中心とする渦巻きみたいに並んで正n角形にはならないから、r = 1ね。 だから、z, z^2, …, z^nは原点を中心とする半径1の円状にあって、これが正n角形になってるわ。 となりあう頂点の偏角の差は2π/nだから、θ = (2π/n) x 整数となって、z^n = cos nθ + i sin nθ= 1となるの。 これでいいかしら? >>74 >もしr≠1だったらz, z^2, …, z^nは原点を中心とする渦巻きみたいに並んで正n角形にはならないから、r = 1ね。 ここが問題ありだと思います。 もしかして、勝手に正n角形の中心が原点だと仮定していませんか? >>74 そう、そこをキチンとチェックしなければならないのよね。 渦巻き状だとしても、そのうちはじめのn個で、 原点以外を中心とすれば正n角形になることはあり得るのではないのか、 あり得ないならなぜそう言えるか、を示さないとならないのよね。 直感的にはまずあり得ないと感じるけど、キチンと示そうとすると面倒臭そうなのよね。 自明って言いたくなる気持ちもわかるわ。 でも、正n角形なら各辺の長さは等しいのよね。 中心がどこにあろうとも。 各辺の長さが等しくなるための条件を考えると、 r=1を示すのはさほど難しくなさそうよ。 つまり>>74 では元のお茶女の問題も解けてないということね? >>74 ではなく>>75 だったわ。 >>77 ちょっと刺あるわよ。 >>74 は大筋正しいし正解も求まっているけど、 チェックするべき所が十分ではなかっただけよ。 恐らく減点はされるでしょうけど部分点は入るはずよ。 でもこういう直感的にまず間違いないとか、まずあり得ないとかっていう内容って、 ついつい確認が疎かになりがちなのよね。 部分点出るかしら…? かなり致命的なミスだと思うけど… 渦巻きが正n角形なわけないでしょ、と思いつつ、確かにちゃんと示してはいないとは思ったけど、ボロクソに言われてて草 じゃあこれでどう? z, z^2, …, z^n の各点に z を掛けて得られる点 z^2, …, z^n, z^{n+1} が作る図形を考えるわ。 z = r(cos θ + i sin θ) として、これを掛けることは図形全体をr倍に相似拡大してθ回転されることになるわ。 もとが正n角形だから、相似拡大して得られる図形も正n角形になるわ。 そして、もとの正n角形と新しい正n角形の頂点のうち z^2, …, z^n は共通してるから、残りのひとつも一致するしかなくて、z^{n+1} = z となるの。 もし z = 0 だったら、そもそも異なるn個の点が得られないから、z ≠ 0 ね。 なので z^{n+1} = z の両辺を z で割って z^n = 1 が得られるわ。 ちなみに、もとの問題にある「この順で反時計回りに並んでいる」という条件があると、 zのとなりの頂点がz^2、そのとなりの頂点がz^3、てなるから各辺の長さが等しいことから |z^2 - z| = |z^3 - z^2| = |(z^2 - z)z| = |(z^2 - z)| |z| となるわ。z^2 - z ≠ 0 なので(z が 0 や 1だと異なるn個の点が得られない)、 |z| = 1が得られて z = cos θ + i sin θの形になるってわかるってことかしら。 ただ、n=3を除いて考えなければならないわね z^2とz^3だけでは正三角形がひとつに決まるとは言えないから n=3のときは、時計回りか反時計回りかのどちらかしかないから、 後半の論法で行けそうね。 姐さん、罵詈雑言にもめげないで素敵だわ! 惚れそう! P(x,y,z)は(実数係数の)多項式とする。 θは0≦θ<2π,θ≠π/2,3π/2を動く変数とする。 P(sinθ,cosθ,tanθ)がθ→π/2およびθ→3π/2でそれぞれ収束するならば、 P(sinθ,cosθ,tanθ)≡Q(sinθ,cosθ) (恒等的に等しい) となる多項式Q(x,y)が存在することを示せ。(滋賀医科大) あんたたち 理系なの? すごいわねあちんぷんかんぷんだわ (´・ω・`) だって〜 tanθはθ→π/2やθ→3π/2では発散するんだから〜 zがあったら発散させないためにyとの積になってないとダメでしょ〜 そしたらyz=cosθtanθ=sinθ=xなんだから、 収束する多項式Pの中にzがあればyz=xで置き換えることができて、 全てのzをそうやって消して出来た式がQってことでいいんじゃないの〜? 採点する大学の先生が見るともっと色々ポイントがあるんだろうけど アタシがパッと見た感じだと (tanθ)^4-(tanθ)^2 みたいなものの可能性が排除されていないと思う >>88 そうよ? でも数学科は実験がないからラクよ? だって(tanθ)^4-(tanθ)^2って発散するじゃん〜 じゃ、またアタシが颯爽と解答するわ。 P(x,y,z)に現れるzのべきの指数の最大のものをnとすると、tanθ = sinθ/cosθだから、ある多項式R(x,y)を使ってP(sinθ,cosθ,tanθ) = R(sinθ,cosθ)/cos^nθと書けることはわかるわよね。 なので、次のより一般的な問題に帰着させるの。 「 R(sinθ,cosθ)/cos^nθがθ→π/2およびθ→3π/2で収束するならば、0≤θ<2π,θ≠π/2, 3π/2で R(sinθ,cosθ)/cos^nθ=Q(sinθ,cosθ) となる多項式Q(x,y)が存在することを示せ 」 これをnに関する帰納法で示すわ。n = 0なら、Q(x,y) = R(x,y)で終わりね。 次に、これがn = kの時に成り立つとして、n = k+1の時にも成り立つことを示すわ。 θ→π/2およびθ→3π/2のとき、R(sinθ,cosθ)/cos^{k+1}θが収束するとするわ。 このとき、cosθ→0だから、R(sinθ,cosθ)→0となる必要があるわね。 R(x,y)は、R(x,y) = y S(x,y) + T(x) という形で一通りに書き表せるわ。T(x)はR(x,y)の中でyを含まない項の和よ。 R(sinθ,cosθ) = cosθ S(sinθ,cosθ) + T(sinθ) となるけど、θ→π/2およびθ→3π/2のとき、R(sinθ,cosθ)→0 かつ cosθ S(sinθ,cosθ)→0だから(|sinθ| ≤ 1, |cosθ| ≤ 1だから、S(sinθ,cosθ) は有界ね)、T(sinθ) →0となる必要があるの。 つまり、x → 1および x → -1 のとき T(x)→0ということなの。T(x)は多項式で連続関数だから、T(1) = T(-1) = 0ということになるわ。 従ってT(x) は (x-1)(x+1) = (x^2 - 1) を因数に持って、T(x) = (x^2 - 1) U(x) という形で表せるの。なので T(sinθ) = (sin^2θ - 1) U(sinθ) = - cos^2θ U(sinθ) となって、 R(sinθ,cosθ)/cos^{k+1}θ = (cosθ S(sinθ,cosθ) + T(sinθ))/cos^{k+1}θ = (cosθ S(sinθ,cosθ) - cos^2θ U(sinθ))/cos^{k+1}θ = (S(sinθ,cosθ) - cos θU(sinθ))/cos^kθ となるけど、右辺は帰納法の仮定からある多項式Q(x,y)があって、Q(sinθ,cosθ)と等しくなるわ。これで完了ね。 書くと結構長くなって大変ね。もっと簡単な方法があるのかしら? それにしても限られた試験時間でこんな医学と全く関係ないこんなこと書かせられるなんて受験生かわいそうだわ。 そもそも収束とか連続関数とかって高校まででちゃんと教えられてたのかしら? こんな問題、一般的な高校生ができる限界を超えてる気がするんだけど。 >>87 を参考に問題を作ったわ めちゃ簡単よ!! x^2で割り切れない多項式f(x)と、xで割り切れない多項式g(x)で、 f(cosθ)tan^2θ+g(cosθ)tanθ がθ→π/2で収束するようなものを1組探してください 一行目の条件がないと f(x) = x^2、g(x) = x で簡単すぎってことなのね? 面白い問題だわ 前半で収束しない部分と、 後半で収束しない部分が、 打ち消し合うようにすればいいのかしら pを素数とする x,y,zを有理数とするとき、 x^3+py^3+p^2z^3-p^3xyz=0 ならば x=y=z=0 であることを証明しなさい(聖マリアンナ医科大) >>99 が解き終わってから出題しなさいよね。 解かないで出題だけする人ってなんかイヤだわ。 出題だけで読む人へのメッセージやコメントの類もないし。 医・薬志望の社会人から受験を考えているんだけど >>1 のような問題を溶ける実力って 教科書+フォーカスゴールド だけで解けないよね フォーカスゴールドの次はどんな問題集解けば良いんだろう >>103 同意だわ。ここは大学受験板でも数学板でもないし、同性愛サロンよ。 アタシは数学好きの姐さんたちと気軽にお話できたら楽しいなと思ってここにいるの。 だからアタシ的には>>10 とか>>99 みたいに自分で問題を作って出す人は大歓迎よ。 スレタイに反するかもだけど、既存の入試問題をただ出すだけの人って何がしたいのかよくわからないわ。 ていうかアタシ16=41=82=96その他だけど、ここで問題解いてるの、アタシだけなのよね。 せっかく解いてるんだから、問題出した人は、後で解説するなり自分が面白いと思ったポイントを語るなりしてほしいのよ。 ただ入試問題を解きたいのなら、問題集買ってきてひとりでやった方がよっぽど良いもの。 そもそもアタシ受験とか関係ないババァだから、入試問題を解くという行為自体に意義を感じないし。 アタシばっか解いててもなんだから、>>99 も誰か解かないか様子を見てたけど、誰も書き込まないから、アタシの答えを書いておくわ。 アタシの考えたのは、f(x) = x, g(x) = -1ね。 すると f(cosθ)tan^2θ+g(cosθ)tanθ = (sin^2θ- sinθ)/cosθ となるけど θ→π/2 のとき分子も分母も0に近づくから、ロピタルの定理を使うわ。 分子と分母をそれぞれ微分すると、(1 - 2sinθ)cosθ/sinθとなるけど、これはθ→π/2 のとき0に収束するわ。 他にどんな答えがあるのかしら? こういうふうに答えがいくつもあるかもしれない問題は創造性を刺激するからとても良いと思うわ。 >>106 お疲れ様です。 そういえばここで解いてるの姐さんだけだっけ? あたしは13=72とか、アイデアは出しても自分で解くのが面倒なものぐさ釜よ。 姐さんすごくシンプルな解答求めたわね。 あたしはそこまでシンプルな解答ではないけど、 ロピタルとかいらない、考え方がシンプルな解答を考えたわ。 f(x)=x^2−x, g(x)=x+sinθ とすると、 f(cosθ)tan^2θ+g(cosθ)tanθ = sin^2θ−sinθtanθ+sinθ+sinθtanθ = sin^2θ+sinθ →2 (θ→π/2) え、多項式って係数に三角関数入っちゃダメ? 係数の条件書いてなかったから・・・ 係数がθで変動するのはやっぱりダメかしら? やっぱり三角関数入っちゃダメね。 それOKにしちゃうと、 f(x)=1, g(x)=−tanθ で簡単すぎちゃうものね。 >>108 の解答は撤回するわ。 ちょっと待って ババァはこんなものにまでロピタル使うようになるのね (sin^2θ-sinθ)/cosθ =sinθ(sinθ-1)(sinθ+1)/cosθ(sinθ+1) =sinθ(-cos^2θ)/cosθ(sinθ+1) =-sinθcosθ/(sinθ+1) よ! だいたいわかったわ。 f(x)に関しては、 xが3次以上の項はtan^2θかけてもcosが残るから θ→π/2では0に収束するし、 xが2次の項はtan^2θかけると係数×sinθになるから θ→π/2では係数に収束する。 xが1次の項と定数項ではtan^2θかけるとそれぞれ 1/cosθと1/cos^2θが出るからθ→π/2では発散する。 一方g(x)に関しては xが2次以上の項はtanθかけてもcosが残るから θ→π/2では0に収束するし、 xが1次の項はtanθかけると係数×sinθになるから θ→π/2では係数に収束する。 定数項ではtanθかけると1/cosθが出るから θ→π/2では発散する。 それでf(x)がx^2で割りきれないとf(cosθ)tan^2θは発散するし、 g(x)がx割りきれないとg(cosθ)tanθは発散する。 だから題意をみたすにはf(x)の1次の項から出る1/cosθとg(x)の定数項から出る1/cosθが 打ち消しあってくれないといけない。 f(x)の定数項から出る1/cos^2θは打ち消し合うことが出来ないので、 f(x)には定数項があってはならない。 つづきます。 つづき。 よってf(x)の1次の項をax, g(x)の定数項をbとすると、 これらの項から出てくる部分は、 f(cosθ)tan^2θ+g(cosθ)tanθ = asin^2θ/cosθ + bsinθ/cosθ = (asin^2θ+bsinθ)/cosθ = sinθ(asinθ+b)/cosθ になるんだけど、これがθ→π/2で収束するためには、 分母→0なので分子も→0にならなければならない。 よってb = -aであることが確定する。 すると上の式のつづきは、 = asinθ(sinθ-1)/cosθ = asinθ(sinθ-1)(sinθ+1)/cosθ(sinθ+1) = asinθ(-cos^2θ)/cosθ(sinθ+1) = -asinθcosθ/(sinθ+1) となり、θ→π/2では0に収束することがわかる。 以上より>>99 の答えのすべては、 f(x) = (任意の2次以上の項)+ax g(x) = (任意の1次以上の項)−a で収束し、収束先は、 (f(x)の2次の項の係数)+(g(x)の1次の項の係数) となる。 どうかしら? >>110 なるほど、姐さん頭いいわ! ロピタル要らないのね。 >>112 姐さん、さすが! 完全解明して一般解を出したのね。すごくすっきりしたわ。 じゃあ>>99 が終わったから次は>>102 かしら。 >>99 の出題者さんのコメントも出来ればくれると嬉しいけど。 例によってあたしものぐさ釜だから、問題見て思ったことだけつぶやくわね。 x=y=z=0でない有理数解があるなら、分母払って整数解もあるはずでしょ。 それでその整数解に共通因数があればそれで割ったのも整数解になるはずだから、 3つの数に共通因数のない整数解があるはず。 それでpの条件いじってると、割と簡単に矛盾が導けるんじゃないかしら。 ただ「ひとつだけ0の場合」とか、考えられる場合をチェックし忘れたり、 なにかちょっとでも不備があるとイジワル釜に突っ込まれるかもね。 >>114 アンタって数学得意なのに医師にならなかったの? >>115 実用系に興味がなかったのよ。 だから物理や化学とか「実験で確かめる」系も興味なし。 興味あったのは純粋系。 純粋数学や芸術、哲学みたいな、何の役にも立たないようなことばかり。 だから医師どころかその他の仕事でもなかなかね。 >>104 だけどどうやったら数学の応用問題溶けるようになるのよ >>114 そんな感じよ。ていうか例によって実はアタシはもう解いちゃってるの。 x, y, zが有理数だから、分母を共通させて x = A/D, y = B/D, z = C/D とするわ。A, B, C, D は整数よ。 すると、与式は分母を払って A^3 + p B^3 + p^2 C^3 - p^3 ABC = 0 (#) てなるわ。ここから、A^3がpで割り切れることがわかるわ。 pは素数だから、Aもpで割り切れることになって、ある整数aを使ってA = paと書けるわ。 これを上の式に代入して整理すると p^2 a^3 + B^3 + p C^3 - p^3 aBC = 0 てなるわ。今度はBがpで割り切れてB = pbて書けるわね。また代入して整理すると p a^3 + p^2 b^3 + C^3 - p^3 abC = 0 てなるわ。同様にCがpで割り切れてC = pcて書けるので代入して整理すると a^3 + p b^3 + p^2 c^3 - p^3 abc = 0 てなるわね。これで、(#)の式のA, B, Cをa, b, cに置き換えたものができたわね。 てことは、これを永遠に繰り返せるから、A, B, Cはpで何回でも割り切れることになるの。 そんな整数は0しかないから、A = B = C = 0, 従って x = y = z = 0 ね。 厳密に書くには、A, B, Cが任意のnに対してp^nで割り切れることを帰納法で示すってことになるんだろうけど、 大学入試の解答ってそこまで要求されるのかしらね? >>116 アタシと興味の方向性同じね。実用的なこととか実験とかそういうの苦手 >>118 おはよう。 「厳密に書くには」まではあたしがやったのと全く同一だわ。 でもそこから先があたしとは違うわね。 あなたは「永遠に繰り返せる」「何回でも割り切れる」という考え方を 帰納法で示すことを考えたようだけど、 あたしはその考え方を回避したかったの。 だから、例えば A, B, Cの最大公約数をmとし、A=ma, B=mb, C=mc とすると、 (#)の両辺をm^3で割って a^3+pb^3+p^2c^3−p^3abc=0, a,b,cは互いに素 とできるわ。 それから118の一連の計算してaもbもcもpの倍数だとわかった瞬間、互いに素に反して矛盾、 ってすればいいと思ったのよ。 こうすれば、永遠に〜とか何回でも〜とかを回避することはできるわ。 でもそのかわり114に書いたように「ひとつだけ0の場合」を確認するのが面倒だな、と思ったの。 でもこの論法、最初に「A, B, Cのうち2つ以上が0でないとすると」としておくだけで、 そのまま「ひとつだけ0の場合」でも通じそうね。 0でないふたつが互いに素であることに反することが示せるんだから。 ふたつが0の場合は残りのひとつも0なのは明らかだからこれでクリアじゃないかしら。 >>117 あたし自分で数学の応用問題が解ける方だとは思ってないのよ。 そもそも問題が解ける事よりもいろいろな定理や性質が成り立つ事実が面白い! って思う方だから。 例えば中3でやる三平方の定理なんて、定理使って問題解くことよりも、 この定理のいろんな証明を読んで納得することの方が面白くてたまらなかったわ。 まあそれでも大学受験のときは多少それなりに受験勉強はしたし、 大学入ってから塾講とかやったから、 人並み以上には問題が解けるようにはなったかもしれないけど。 でもこれだけ数学やった割にはあたしは問題解けない方よ。 趣味で数学楽しみたい人でも、性質が成り立つことに面白みを感じる人もいれば、 問題が解けることに楽しさを感じる人もいるんだろうと思うけど、 趣味なんだから自分がやりたい方向でやればいいのよ。 問題が解けるようになりたいんなら、そっち方向はあたしあまり詳しくないんだけど、 チャート式でもやればそれなりに解けるようになるんじゃないかしら? >>117 アタシは中高のとき志賀浩二さんの書いた大学で教わるような数学を紹介している本とかを読んだりしてたけど 受験用の問題集がっつりやったりしなかったの。大学受験対策はZ会の通信添削でやったわ。 高校の授業はすでに知っている内容でくだらない計算問題とかさせられるし、教科書の説明も酷くて嫌だったわ。 教科書の積分の説明で、本来平均値の定理を使って示さなければいけないのに、そうしてないで説明になってないのがあってホント糞だわ!って思ったわ。 そのこと分かった上でわざと先生に「これ説明になってません」てつっこんで、しどろもどろになる教師を見て 「数学教師のくせに平均値の定理も知らないヴァカなのねw」とか思って遊んでた、意地悪なヲカマだったのw そんなわけで、アタシは受験対策くわしくないわ。大学受験板できいた方が適切なアドヴァイスもらえると思うわ。 >>119 なるほど、最初から最大公約数で割っておけば帰納法とか使わないですむわね。 でも姐さんの方法、そもそも「ふたつが0の場合」みたいに場合分けする必要ないんじゃない? A, B, Cのうち0でないものがひとつでもあれば、最大公約数が存在するから、これで割ったら互いに素(=最大公約数が1)になるわよね? 例えば A = 6, B = C = 0 なら、最大公約数は6で a = 1, b = c = 0 よね。これでも同様に矛盾が生じるわ。 >>121 そうね、そうよね。 場合わけについて、何となく必要じゃないかしら〜くらいで キチンと考えてなかったわ。 全てが0でなければ矛盾ってダイレクトに言えるわね。 >>122 それなりにはいたけど、そういう目で見ないようにしてたわ。 >>120 じゃあ将棋や囲碁やオセロ好きじゃないのね? >>124 なぜ将棋や囲碁やオセロ? 囲碁はルール知らないけど将棋とオセロは嫌いじゃないわよ。 将棋やオセロの定セキを覚えて対局するのは好きだけど、数学の問題の定石を覚えて問題を解くのはそんなに…って感じなの? ってことが聞きたいんじゃないかしら 想像だけど アタシ将棋もチェスも囲碁もオセロもやはないから分からないのよね なんかノンケのおっさんの趣味って感じよね ああ、それは明確に別物だわ。 よく知られた数学の定理や公式は絶対に正しい (例えば二次方程式なら解の公式に代入すれば必ず解が求まる) けど、将棋やオセロはよく知られた定石通りにやっても、 相手の出方によっては必ず勝つとは限らないじゃない。 まああたしはそもそも定石なんて覚えないで、その場で考えながらやるけど。 又は自分で考えた定石らしきものがどこまで通用するか試してみたり、 それはそれで楽しいけどね。 数学でいえば、自分で考えた定理が本当に正しいか試してみる感じかしら? それは楽しいわよ。 アタシは将棋大好きなのよね。 これもずっと疑問なんだけど、将棋好きな人ってなぜか9割男で女は少ないのよね。 女が将棋好まないのは戦いだからかしら? ゲイの将棋好きの割合って、やっぱり女の将棋好きの割合に近いのかしらね? >>130 アンタ本当にゲイなの?なにか証拠ある? あたしの周りの釜友、将棋好きいっぱいいるわよ。 しかもかなりマニアックに好きなのが複数いるわ。 >>131 どうやって証拠示すのよw そもそも性指向って本人の感覚・主観でしかないから他人に証明なんかできないわ。 >>132 そうなのね。じゃあ将棋の好き嫌いは性指向ではなくて、生物的性と関係してるのかしら。 男性の方が女性よりテストステロンが多いから闘争心が高いっていうものね。 >>55 >>57 あたりの話題とかぶるけど、 あたしは性自認(自分の心の性)と性的志向(好きになる相手の性別)は全く関係ないと思っているの。 あたしは性的志向は純粋に男性のみ。 だけど昔から、いわゆるかわいいものやきれいなものとかって、全く興味なかったのよね。 かわいい?なにそれ?美味しいの?みたいな感じよ。 口喧嘩なんかすると、とことん理詰めで反論させなくするのが好きだったし。 それって心の性はまぎれもなく男性じゃないかしら? ただ幼い頃ピンクレディーは好きだったのよね。 でもハモりとかに興味があったから、いわゆる女の子の憧れとしてのピンクレディーとは見方が違ったような気もするけど。 将棋好きに関しては、数学好きと似たような感じじゃないかしら? 性的志向にも性自認にも特に関係ない、純粋に知的好奇心の問題だけど、 女性は元々興味のあるものでも、比較的実用性のないものにはあえて興味を遮断する傾向があるから、 その結果女性の数学好き、将棋好きが少なくなるのではないかしら。 男性も釜も、実用性そこまで重視しない人が割と多いから、数学好き、将棋好きがそこそこいるんじゃないかしら? >>134 女が実用性重視っていうのは結構説得力あるわ。 確かに女の好きなものの代表のファッションとかメイクはモテ度を高めるっていう実用性あるわよね。 理系でも実用分野の医学は女も結構多いイメージあるわ。東京医科大学の女子差別入試事件もあったし。 でも実用性重視ってだけで説明できない好みの傾向の違いもあると思うのよね。 工学って実用分野だと思うけど、工学部に進む女子って数学科以上に少なそうなイメージあるわ。 ちなみにアタシも工学部には全然行きたくなかったわw ていってもアタシ、工学ってなんか工作してるイメージを勝手に持ってるだけで、実際どんなものか全然知らないけどw 文学系とかは反対に実用性ないけど、女子も多いわよね。 ちなみにアタシも理詰めで反論するの好きだけど、それって男の特徴ってわけでもないんじゃないかしら? そうね、あたしもよく知らないけど、 工学系にはあまり女子がいるイメージはないわね。 土木工学とかは肉体労働のイメージで女子は行きたがらないとか? 情報工学とかなら女子もいそうかしら。 電気とか機械とか金属とか、あとどんな工学があったかしら? なんかやっぱり肉体労働のイメージがあるのかしら。 医学部でも体力の必要な外科とかは女子は行きたがらないっていうし。 だから東京医大も男子学生が欲しくて例の事件が起きたんでしょ。 要は実用性あっても体力使うのは嫌なのよ。 ズルいのよ女子は。 文学系の中でも特に実用性のない哲学系はあまり女子いなさそうなイメージだわ。 その他のいわゆる日本文学とか英文学とかって、学校の先生になるイメージかしら? そんなコースの女子の知り合いいるわ。 そうでない文学系女子って、女子大の家政学科みたいな、 なにやってるかよくわからないけどとりあえず花嫁修業なのかもとか思っちゃった。 理詰めと性別は関係ないかしら、そうかもね。 数学好きが男が多いイメージと同じようなイメージに過ぎないような気もしてきたわ。 同じ材質で作られた同じサイズのサイコロが6つあり、容易には区別がつけ難い まずそれらから3つを掴み、投げた 勢いよく投げたので吹っ飛んでいき、どの目が出たか確認できなかった 次に残りの3つを掴み、力を加減して投げたら、3つのうち1つは目の前に落ちたが、あとの2つは吹っ飛んでいった 目の前に落ちたサイコロの目は1だったが、吹っ飛んでいった2つのサイコロの目は確認できなかった はじめに投げた3つのサイコロの目が全て異なる確率をP、あとに投げた残りの3つのサイコロの目が全て異なる確率(少なくともひとつは1が出たという条件のもとで目が全て異なる条件付き確率)をQとする PとQについて正しい関係を表すものは次のうちどれか? イ. P=Q ロ. P>Q ハ. P<Q この問題、判断数理や私大の入試のようにやたら問題数の多いマーク試験で出た場合、計算せずに勘で答えることできるかしら? 質問よ 例えばサイコロ2つ投げるとき、 どちらの目もわかってないなら、2つの目が 同じ確率は6/36=1/6で異なる確率は30/36=5/6 片方の目が1のときは、2つの目が 同じ確率は1/6で異なる確率は5/6 片方の目が2のときも3のときも・・・ 片方の目がわかっている全てのときに2つの目が 同じ確率は1/6で異なる確率は5/6 つまり目がどれか1つわかっているときは、 それが1のときも2のときも・・・ いくつのときでも対称性よりおなじで、 それがすなわち目がどれもわかってないときの確率と 同じになるはずだと推論できる。 11 12 13 14 15 16 21 31 41 51 61 10/11 36-25=11 2*5=10 偏差値では私立文系のほぼ頂点の大学出身だけど、 分数の計算もできないわw 算数数学ずっと赤点すれすれだった。 みなさん賢いのね。数学って必要よね。 というか、>>140 さんの推論は、もっと複雑な問題にも利用できるだろうし素晴らしい推論だけど、 >>137 さんの問題に限っていえば、PとQを求める式がすぐに出るから、勘でなく正確に解けるでしょ。 Pは分母が6^3で分子が6個から3個を選ぶ順列だから(6*5*4)/(6*6*6)でしょ。 Qは分母が6^2で分子が1以外の5個から2個を選ぶ順列だから(5*4)/(6*6)でしょ。 Pの6を約分すればQと同じになるからP=Qはすぐわかるし、その値が5/9なのもすぐわかるでしょ。 お二人ともごめんなさいね 正解はハなの もしかしたらアタシの問題の書き方が悪かったかも >>145 >>140 さんの推論もとても説得力あったし、あたしも自信持って書いたつもりだから、 もしかしたらここ見てる人達もそれで納得した人いるかとしれないし、 違うのなら、キチンと説明していただかなければ少なからぬ人がモヤモヤを残してしまうのではないでしょうか。 もし問題の書き方が悪かったなら本来はどういう問題だったのか、 余裕があればどういう理由でハなのか、説明していただけるとありがたく思います。 >>147 ああ、わかったわ。 >>137 の「目の前に落ちたサイコロの目は1だった」と >>147 の「少なくとも1つは1の目である」は 表している意味が違うのよ。 137の文章だと1の目なのは目の前に落ちたサイコロと決まっているけど、 147の文章だと1の目なのは目の前に落ちたサイコロでなくてもどれでもいいのよ。 そうすると当然確率も違ってくるわ。 >>147 の問題だとP(B)=1−(5/6)^3=91/216で P(A∩B)=(5*4*3)/(6*6*6)=60/216だから P_B(A)=60/91になるけど、 >>137 の問題をこれと同じように考えると P(B)=1/6でP(A∩B)=(1*5*4)/(6*6*6)になるから P_B(A)=(5*4)/(6*6)=5/9になるのよ。 アタシも昔このことについて考えたことがあって、個人的には>>137 の問題文のままで構わないと思うんだけど(念のために条件付確率って書いてるわけだし)、でもまああなたの言い分もわかるわ この類いの問題はいつも問題文が論争になるわよね でも問題文のことであまり議論はしたくないの >>147 の問題で>>137 に答えられるかしら? >>151 計算せずに答えられるか、ってことかしら? 1の目が出た1つを特定すれば等しいことは、 >>140 さんや>>144 の内容でわかるから、 147の問題はその1つが特定されてない分 条件がゆるくなるから確率は増える、 と考えればほぼ計算なしに137の問題、 すなわちPとQの大小関係はわかるわ。 147の問題のように確率の値を正確に求めるなら150のような計算が必要でしょうけど。 ちなみに137の問題の文章だと、括弧内の 「少なくともひとつは1が出たという条件」 というのは、文章の流れから 「少なくともひとつ(目の前に落ちたサイコロの目)は1が出たという条件」 という意味の条件付き確率だと読めるから、 (もしこの括弧の解釈が間違っているというのなら、 そもそも137の問題の文章は前半と後半で内容が矛盾することになるわ) 目の前に落ちたサイコロかどうかわからないけど少なくとも1つは、 という意味の147の問題とは異なる問題になるわ。 問題文について議論したい訳ではないけど、 問題文は基本的に読み方によって解釈が変わるような文章であってはならないと思うし、 もし入試でそのような問題が出たら、 恐らく出題ミスとして当該問題受験生全員満点の扱いをするのではないかしら。 1の目が出た1つを特定すれば等しいことは、 >>140 さんや>>144 の内容でわかるから、 147の問題はその1つが特定されてない分 条件がゆるくなるから確率は増える、 と考えればほぼ計算なしに137の問題、 すなわちPとQの大小関係はわかるわ。 ↑ これ、サッと読んだだけでは全然分からないから あとでゆっくり考えてみるわ もう少しパリッとした理由ないのかしら 読んですぐ全員がなるほど!と思えるような >>153 さんの説明、アタシ完全には納得できないの。 >>137 の問題だと P_B(A) = (サイコロの目が全て異なって、さらに目の前のサイコロが1の場合の数)/(目の前のサイコロが1の場合の数) で、>>147 の問題だと P_B(A) = (サイコロの目が全て異なって、そのうちどれかひとつが1の場合の数)/(サイコロの目のうち少なくともひとつが1の場合の数) となるわ。 >>153 の「条件がゆるくなる」ていうのは、一番目の分数の分子より二番目の分数の分子が大きいことを言っているのかしら? それはそうだけど、分母についても一番目より二番目の方が大きいのよね。 だから分数全体としてどちらの方が大きいのか、そんなに自明なことに思えないのよね。 アタシは一般的に考えてみたわ。1 から p までの数が書かれた p面のサイコロを n個同時に投げるの。 もし n > p だと、サイコロの目が全て異なることは不可能で P(A) = P_B(A) = 0 となって考えても意味ないから、n ≤ p とするわ。 そしてもし n = 1 だと、P(A) = P_B(A) = 1 となってこれも意味ないから、n ≥ 2 とするわね。 計算すると P(A) = p!/((p-n)! p^n) P(B) = (p^n - (p-1)^n)/p^n P(A ∩ B) = ((p-1)! n)/((p-n)! p^n) P_B(A) = ((p-1)! n)/((p-n)! (p^n - (p-1)^n)) となるわ。私たちは P_B(A) > P(A) を示したいの。 P(A) = (p!/((p-n)! p^n(p^n - (p-1)^n))) * (p^n - (p-1)^n) P_B(A) = (p!/((p-n)! p^n(p^n - (p-1)^n))) * np^{n-1} なので、P_B(A) > P(A) は np^{n-1} > p^n - (p-1)^n と同値、つまり移項して (p-1)^n > p^n - np^{n-1} と同値となるの。 これを n に関する帰納法で、2 ≤ n ≤ p であるすべての n について成り立つことを示せばいいわね。 n = 2 のときに成り立つのはすぐわかるわ。そして n = k (< p) のとき成り立つと仮定すると (p-1)^{k+1} = (p-1)^k (p-1) > (p^k - kp^{k-1}) (p-1) (帰納法の仮定より) = p^{k+1} - (k+1)p^k + kp^{k-1} > p^{k+1} - (k+1)p^k となって証明が完了したわ。 >>156 一番目の分子×3=二番目の分子 だけど 一番目の分母×3>二番目の分母 だから二番目の方が分数として大きいことがわかるのよ。 一般化は>>147 の方を一般化したのね。 さすがだわ。完璧じゃないかしら。 スマホ見るだけの環境で式を追うのが結構大変だったわ。 紙と鉛筆ないと辛いわね。 もはや哲学に近い問題よね 1が出るとなぜ目が異なる確率が増えるのか…? >>157 姐さんの説明でやっとわかったわ! 3つのサイコロを、サイコロ#1、サイコロ#2、サイコロ#3として、 S = サイコロの目のうち少なくともひとつが1の場合の集合 T = サイコロ#1の目が1の場合の集合 U = サイコロ#2の目が1の場合の集合 V = サイコロ#3の目が1の場合の集合 とすると、Sの要素は必ずTかUかVの要素だから S ⊆ T∪U∪Vとなるのね。 けれどT, U, Vのどの2つをとっても共通部分は空集合じゃないから (二番目の分母) = |S| = |T∪U∪V| < |T|+|U|+|V| = |T|×3 = (一番目の分母)×3 ってことなのね。そう考えると自明ね。 もう少し詳しくみると、包除原理から |S| = |T|+|U|+|V|−|T⋂U|−|U⋂V|−|V⋂T|+|T∩U∩V| = 3|T|−3|T⋂U|+|T∩U∩V| = 3C1|T|−3C2|T⋂U|+3C3|T∩U∩V| となるわ。ここでnCkは二項係数よ。 これでアタシの計算に出てきた式の意味もわかったわ。 np^{n-1} > p^n − (p-1)^n の左辺は 3C1|T|に相当するもの、つまり (一番目の分母)×(サイコロの数)で 右辺は|S|に相当するもの、つまり(二番目の分母)だったのね。 p^n−(p-1)^nを展開すると二項係数が出てくるけど、包除原理と関わってたのね。 >>158 確かにそう言われるととても不思議で、納得できないところあるわよね ダメね… こんなもの計算して納得しているようでは もっと直截的に直感的に考えなさい 1が出るとはどういうことなの? どういう時に1が出やすいのか? >>159 の途中でミスがあったわ。正しくは |S|≤ |T∪U∪V| ね。 >>161 え、何、どういうこと? 補足するわ。T, U, Vの要素もSの要素だから S = T∪U∪V なのね。 >>159 では包除原理を S = T∪U∪V に使ったの。混乱させる書き込みごめんなさいね。 330 名前:陽気な名無しさん [sage] :2022/04/10(日) 12:26:18.86 0 今日21時NHK 望月さまさまさま特集!端正なハンサムだもの キホン学者は顔が整ってる、とネットの科学エッセイでみたわ ----------------------- 「数学者は宇宙をつなげるか? abc予想証明をめぐる数奇な物語」 初回放送日: 2022年4月10日 2020年春、数学の難問“abc予想”を日本人が証明したというニュースが報じられた。京大数理解析研の望月新一教授の論文「宇宙際タイヒミューラー理論」が専門誌に掲載されたのだ。だが数学界では「証明が理解できない」「いや絶対に正しい」と激論が続く。論理を積み上げれば誰もが同じ答えにたどり着くはずの数学の世界で、なぜ主張が真っ向から対立するのか?前代未聞の議論を追い、数学の魅力に迫る。 >>164 加藤文元教授に抱かれたいと思ったわ! セ○クスしてるときも数学のことを考えてそうで萌えるわ! やだ、数学者で加藤といえば加藤和也でしょ、 と思いつつググってみたら、意外と若くてイケおじなのね。 もっちゃんと同じくらいの年なのね。 知らなかったわ。 知らない名前ねと思ってググってみたら、 解析系の、さらに一世代前の凄い人なのね。 知らない訳だわ。解析系は全然知らないのよ。 著書でlinear operatorsってのが行列って訳されてて、 行列ってmatrixしか知らなかったから驚いたんだけど、 そういや行列って線形作用素よね、確かにそうだわ、 って妙に納得しちゃったわ。 >>159 あなた凄い真面目ね〜 尊敬するわ。 あたしゃ>>156 の一般化を納得するので疲れちゃったから 159の終わりの方までキチンと見てないんだけど、 何となく正しそうな雰囲気よね。 こういう真面目な計算をいくら繰り返しても納得した気になれないのはアタシだけなのかしら 結局、1の目が出ることが確率を増加させる本質的な理由は何なの? >>158 >>160 そうそう、哲学的といえば有名な問題で、 (あ)、(い)、(う)の3つのうち1つだけが当たりのくじがある。 Aさんは(あ)を選んだが、その結果を見る前に (う)がはずれであることが明かされた。 この後Aさんは(い)に変えても、(あ)のままでも構わないと言われた。 (い)に変えるのと、(あ)のままなのと、どちらが当たる確率が高いか。 という問題なんだけど、答えは(い)に変えた方が高い、というのよ。 理由は最初(あ)を選んだ段階で当たる確率は1/3であり、 (い)又は(う)が当たりである確率は2/3なんだから、 (う)がはずれであることが明かされたということは (い)が当たりである確率は2/3なので (い)に変えた方が高いということなんだそう。 でもこれ、最初に「(あ)にしようかな〜どうしようかな〜」 って状態で(う)がはずれであることが明かされたらどうなるの? 最初に全く選ぶ前に(う)がはずれであることが明かされたらどうなるの? 全く選ぶ前なら(あ)か(い)かは全く1/2ずつになるんじゃないの? 「選んだ」とか「迷っている」とか「決めてない」とかって 精神的内心的なものだとも思えるから、 そんな精神的内心的なもので確率が変わるなんてなんか不思議よね。 あたしなにか見落としや考え違いしてるかしら? あい あう いう あ いう 1/3 1/2 い あう 1/3 う 0 >>171 元の問題においてはあなたが(あ)を選んだからこそ (う)が外れであることを明かすことができるのよ どれを選択するか決めていない時点では二択にはなりえない設定なの 有名な過去問で「円周率>3.05を証明せよ」ってのがあったじゃない? あれどうして3.05なのかしら 3.06とか3.1とかでも良さそうなもんじゃない? 3.05にすることで証明の方法が劇的に広がるとかあるのかしら >>175 設問の意味が分からないんだけど、このケーキプレートの式を解いたらどうなるの? >>177 これはあんまり良くないわね >>174 のなぜ3.05なのか、という疑問に答えてないわ アタシは理由を知ってるんだけどね どこから3.05が出てくるか 詳しく思い出すには時間が必要だけど バシィッと3.05が出るのよ >>178 まあそうなの? 解き方見れば出題意図も大体わかるもんだと思ってたわ あなた頑張って思い出して >>176 0又は18になるのよ 計算面倒だからって小さめの数でやると大抵0になるから ちゃんとわかってる人でないと18点とれないのよ でも記事の文章変よね >>178 思い出したら教えてちょんまげ! >>177 それ、動画のサムネには「解けたらわかるこの数値の意味」って書いてあるくせに 説明してないわ!!最後のほうしか見てないけどw この人の計算だと3.06で出題しても問題として成り立つわよね 面倒だから自分で手計算してないんだけど ひょっとして正8角形で頑張って計算したときに 3.05なら成立するけど3.06だとムリなのかしら そうだとしたら3.05にしておくことで証明の幅を広げることには役立ってそうね >>180 えっ、18を入れてもいいの!? この設問における得点になるわけだから、100を入れなきゃ縁起悪くない!? この子、京大を受験したいんでしょ。 >>173 ああ!そうよね!確かにそうだわ! でもなんかしっくりこないのよね。 例えば「(あ)にしようと思ってるんだけど、(い)もちょっとだけ気になるんだよね」 と意思表示して 「あらそうなの?とりあえず(う)ははずれよ」 ってな場合は確率1/2ずつよね。 一本で「(あ)にしようと思ってるんだけど、(う)もちょっとだけ気になるんだよね」 と意思表示して 「あらそうなの?とりあえず(う)ははずれよ」 ってな場合は確率はどうなるかしら? なんだかモヤるわ。 >>160 さんの感覚に近いのではないかしら? >>182 あたしの計算では、正八角形でも3.06で大丈夫そうよ。 でも、それならなぜ3.05なのかしらね。 末尾0か5が何となくきれいな数に感じるからそうしただけではないかしら? でもだとしたら>>178 さんの発言が謎よね。 178 さんに頑張って思い出してもらわないと解決は難しそうね。 3なら中学入試ですら出しても大丈夫そうだけど、 3より少しでも大きいと、頑張っても三平方の定理を駆使して中学3年でどうかよね。 逆に、円周率が3.5より小さいことを示せ、なんてのも中学3年で解けそうよ。 高校の三角関数使って3.5よりどこまで小さくできるかしら。 サイコロの目なんて、必ずどれかは出る たとえば1が出たと知らされる これでなぜ全ての目が異なる確率が増えるのかしら? (い)(う)のどちらかは、必ず外れである たとえば(う)が外れだと知らされる これでなぜ(い)が当たりの確率が増えるのかしら? この2つの確率の問題は根本的には同じことだと思うわ 同じ不可思議さだと思うの >>185 正多角形じゃないのよ ∫[0→1]1/(1+x^2)dx を評価するの 1/(1+x^2)を長方形やら台形で評価すると どこかにぴったり3.05(÷4?)が出てくるの >>185 やだ計算してくれたのねありがとう! 178ちゃん待ちね 内接正多角形を使ってこの解答を書く場合に、そもそもの最初のほうに 「二点間の最短距離は直線だから、円弧>弦である」みたいなことを一言 断っておく必要があるわよね 「〜より小さいことを示せ」って問題にした場合に、外側の複数の線分の合計が 円弧より長くなることを説明するのって簡単なのかしら あら>>187 ちゃんが! >∫[0→1]1/(1+x^2)dx >を評価するの って言われても何のことかさっぱり分かんないわw でもありがとう 3.05に設定しておくことでやっぱり証明方法に多様性が生まれるのね >>171 この問題は、割と直感的に分かりやすい説明があるわよ。 3つじゃなくて、例えば、(あ)から(ほ)までの30個から選ぶことを考えてみて。 あなたが(あ)を選んだ後「実は(う)から(ほ)はみんなハズレなの!」て言われて(い)だけ残されたら、(い)が当たりの可能性めっちゃ高そうに見えるでしょ? >>184 これはとても面白くて難しい問題ね。一般的に考えてみたの。 選択肢の集合をC (≠∅)とするわ。AをCの空でない真部分集合として、あなたは「Aの要素のどれかにするわ!」て言うの。 そしたら出題者が、Cのある真部分集合Bについて「Bの要素は全部ハズレよ」て言うの。 ここで、Aの要素が残るように A ⊈ B、そしてA以外の要素も残るように C−A ⊈ Bとなるように出題者はBを選ぶの。 もともとAの中に当たりがある確率は|A|/|C|よね。 出題者の発言の後、Aの中で選べる選択肢が|A−B|個になるわね。 |A|/|C|の確率を|A−B|個で分けることになるから、残ったAの中から選んで当たる確率は|A|/(|A−B|×|C|) になるんじゃないかしら? 一方、もともとA以外の中に当たりがある確率は|C−A|/|C|よね。 上と同様に考えると、出題者の発言の後では、A以外で残ったものの中から選んで当たる確率は|C−A|/(|(C−A)−B|×|C|) になるかしら? 具体例で考えてみるわ。 オリジナルの問題だと A = {あ}, B = {う}, C = {あ, い, う} よね。だから |A|/(|A−B|×|C|) = |{あ}|/(|{あ}−{う}|×|{あ, い, う}|) = |{あ}|/(|{あ}|×|{あ, い, う}|) = 1/(1×3) = 1/3 |C−A|/(|(C−A)−B|×|C|) = |{あ, い, う}−{あ}|/(|({あ, い, う}−{あ})−{う}|×|{あ, い, う}|) = |{い, う}|/(|{い}|×|{あ, い, う}|) = 2/(1×3) = 2/3 となるわね。 >>184 の最初の問題だとA = {あ, い}, B = {う}, C = {あ, い, う} だけど、この場合 C−A ⊆ Bとなるから上の考え方は使えないわ。 二番目の問題だとA = {あ, う}, B = {う}, C = {あ, い, う} よね。この場合は |A|/(|A−B|×|C|) = |{あ, う}|/(|{あ, う}−{う}|×|{あ, い, う}|) = |{あ, う}|/(|{あ}|×|{あ, い, う}|) = 2/(1×3) = 2/3 |C−A|/(|(C−A)−B|×|C|) = |{あ, い, う}−{あ, う}|/(|({あ, い, う}−{あ, う})−{う}|×|{あ, い, う}|) = |{い}|/(|{い}|×|{あ, い, う}|) = 1/(1×3) = 1/3 となるわ。だからアタシの考えが正しければ、(あ)は当たる確率2/3, (い)は当たる確率1/3ね。 >>186 この2つの問題の不思議の種類は違うわ。 くじを選ぶ問題の方は、出題者が正解を知っているからハズレだと知らせるくじを選ぶことができて、それによって故意に確率を操作できるの。 上の説明で言えば、Bとしてどういう集合を選ぶかによって、ということね。 同じ「知らせる」という言葉を使ってるけど、サイコロの方は誰かが故意に知らせてるんじゃなくて「判明した」って意味なのよね。 アタシは>>161 の姐さんの説明がききたいわ。 https://tsumuji-kosodate.com/miuratoko-university/ ちょっと、「ドライブ・マイ・カー」や大河ドラマ「鎌倉殿の13人」に出演してる女優の三浦透子って、東京理科大の数学科卒なんですって!!! あたし三浦透子を密かに応援することにしたわ。 ごめんなさい、よく見たら>>186 さんは「知らせる」じゃなくて「知らされる」って書かれてたのね。 でもポイントは伝わったかしら。 >>187 ∫[0→1]1/(1+x^2)dx って式はどうやって出てきた式なの? 数IIIの最後にやる曲線の長さの式 「y=f(x)のx=aからx=bまでの長さが∫[a→b]√〔1+{f'(x)}^2〕dx」 を使うと、単位円の第一象限の部分の長さが ∫[0→1]1/√(1−x^2)dx という式になりそうなんだけど、これとは別物なの? >>188 の最後に書かれていたこと、スルーしてはいけないような気がしたわ。 円の外接多角形の周の長さが円周より長いといえるか、ってことだけど、 隣接2接点ABに対して、その2接点の接線となっている2辺による頂点をCとしたときに AC+CBが弧ABより長いことが言えればいいのよね。 弧ABの中点をDとし、Dにおける接線とAC,CBとの交点をそれぞれE,Fとすると、 AC+CB=AE+EC+CF+FB>AE+EF+FB となるのは明らかよね。 それでAC+CBよりもAE+EF+FBの方が弧ABのより良い近似になっているんだから 弧ABの長さもAC+CBよりもAE+EF+FBに近いはずよ。 だからAC+CBが弧ABより長いといえると思うんだけど、どうかしら? >>191 の>>171 に対するレスについて >あなたが(あ)を選んだ後「実は(う)から(ほ)はみんなハズレなの!」て言われて(い)だけ残されたら、(い)が当たりの可能性めっちゃ高そうに見えるでしょ? (い)だけでなく(あ)が当たりの可能性も高くなりそうに思わない? (う)以下がどれだけたくさんあって、それらが全部はずれであることが明かされても、 そのことによる確率の上昇が(い)だけにかかってくることがしっくりこないのよ。 そのことによる確率の上昇が(あ)にもかかってくることはないのかしら? ないのならなぜないのかしら? でもこの例のおかげでモヤモヤの焦点が少しシャープになった気はするわ。 ありがとう。 ちなみに今書き込んでいる時点ではまだ>>184 へのレスは熟読していないので、 もしそちらになにかヒントなり答えがあったらごめんなさいね。 こりゃ考え方を根本的に変えなきゃダメだわ そうでもしないと確率は身に付かない >>191 一応全部読んだわ。 基本的に最初に選んだ部分集合とそれ以外を明確に区別して、 はずれである部分集合が明かされたときに、 最初に選んだ部分集合とそれ以外のそれぞれの中で確率を分配する考え方ね。 でもね、あたしがモヤモヤするのはそういうこととは少しちがうの。 >>184 の問題で言えば、例えば (あ)は70%くらい期待して(う)は25%くらい、(い)は5%くらい期待していたときに、 「(あ)を選ぶ」って意思表示するかも知れないし、 「(あ)にしようと思ってるんだけど、(う)もちょっと気になる」と意思表示するかも知れない。 期待の度合いが同じなのに、意思表示の仕方が違うだけで、 (う)がはずれであることが明かされたときの(あ)の当たりの確率がそんなにも違ってくるものかしら。 選ぶって言っても、選ばなかった方にも後ろ髪引かれる思いで選ぶこともあるでしょうし、 いろいろな思いをかかえながら選ぶことがあり得ると思うのよ。 そんなとき、少し意思表示の仕方が違うだけで確率がそんなに違ってくるものなの? っていうのがあたしのモヤモヤかしら。 >>196 解説ありがとう!三角形の二辺の和>他の一辺を用いて限りなく分割していく イメージは理解できたわ >それでAC+CBよりもAE+EF+FBの方が弧ABのより良い近似になっているんだから >弧ABの長さもAC+CBよりもAE+EF+FBに近いはずよ のところで誤魔化されちゃった感じがするのよ あたし数学得意じゃないし極限の考え方も何となくしか分からないけど、 近似は近似であって、やっぱり直線と曲線との比較は自明じゃないような気がするの ググってみたら、ちゃんと証明しようと思ったら結構面倒な話らしい ってところまでは知れたわw >>197 最初に(あ)を選んだとき、それが当たりの確率は1/3だったでしょ? その後で「(う)はハズレ」と言われても、(あ)に関する情報量は何も変化しないわ。 だから(あ)が当たりの確率が1/3であることに変わりはないのよ。 例えるなら、(あ)を選んだ後で「おまえの母ちゃんデベソ」って言われても(あ)が当たりの確率が変わらないのと同じよ。 一方で、「(う)はハズレ」と言うことは、あなたが選ばなかったくじについての情報を増やす行為なの。 だから当たりがどれかを知っている出題者が増やしてくれたその情報を利用して(い)に変えるのは意味のあることなの。 >>199 これは難しい問題だけど、確率は変わるはずだと思うわ。 あなたが単に「(あ)を選ぶ」と言ったら、出題者は、あなたにとって(う)は候補でないんだな、と理解するわよね。 その上で出題者が「(う)はハズレ」と伝えることは、あなたが選ばなかったくじについての情報を故意に増やす行為なの。 言い換えれば、出題者にとって、これは故意に(い)が当たりの確率を増やそうとする行為なの。 一方、あなたが「(あ)にしようと思ってるんだけど、(う)もちょっと気になる」と言ったら、出題者はあなたにとって(う)も候補だと理解するわよね。 その上で出題者が「(う)はハズレ」と伝えることは、あなたが選ぶかもしれないくじについての情報を故意に増やす行為なの。 出題者にとって、これは故意に(あ)が当たりの確率を増やそうとする行為になるわ。 つまり、確率を操作しているのはあくまで出題者であって、くじを選ぶ人は関係ないの。 選ぶ人の意思表示のしかたはいろいろあるけれど、それを聞いて出題者が故意に確率を操作するのよ。 表面的にはどちらのケースでも「(う)はハズレ」と伝えるという同じ言動をしているように見えるかもしれないけど 出題者にとっては全然違う目的を持った言動になるのよ。 >選ぶって言っても、選ばなかった方にも後ろ髪引かれる思いで選ぶこともあるでしょうし、 >いろいろな思いをかかえながら選ぶことがあり得ると思うのよ。 ここなんかポエムみたいで切なくて好きよ。 >>201 丁寧に説明してくれてありがとう。 読んでいてまた疑問が浮かんだわ。 AさんBさんCさんの三人がいて、AさんBさんは他の二人を知らないとする。 Aさんは(あ)を選び、Bさんは(い)を選んだ。 Cさんは傍観者。 その後に(う)がはずれであることが明かされたとする。 この時Aさんにとっては完全に最初の>>171 の状態じゃない? だから(あ)が当たりの確率は1/3で(い)が当たりの確率は2/3になる、のよね? でもBさんにとっては(あ)と(い)が完全に入れ替わっているんだから (あ)が当たりの確率は2/3で(い)が当たりの確率は1/3になる、のよね? それで傍観者のCさんから見れば(あ)と(い)は完全に対称なんだからどちらも1/2になる、はずよね? ところで、201で >つまり、確率を操作しているのはあくまで出題者であって、くじを選ぶ人は関係ないの。 って説明してくれたけど、これはこれでなるほどと思える説明だったんだけど、 でも確率がくじを選ぶ人は関係ないんだとしたら、 この場合三人それぞれから見た確率がこんなにバラバラなのはどういうことなのか ますますわからないと思うようになってしまったわ。 情報量によって確率が変わるということなのかしら? だとしたらもしAさんBさんがお互いを認識していたとしたら 確率は二人にとっても共に1/2になるのかしらならないのかしら? あ、今思いついたんだけど、連投ごめんなさい。 >>171 の問題 >(あ)、(い)、(う)の3つのうち1つだけが当たりのくじがある。 Aさんは(あ)を選んだが、その結果を見る前に (う)がはずれであることが明かされた。 この後Aさんは(い)に変えても、(あ)のままでも構わないと言われた。 (い)に変えるのと、(あ)のままなのと、どちらが当たる確率が高いか。 って、 >この後Aさんは(い)に変えても、(あ)のままでも構わないと言われた。 のところでAさんは一度(あ)を選んだというスタンスを完全に解除して、 改めてまっさらな状態で選んでいい、っていうことと何ら違いないわよね。 ということは、スタンスを解除した段階でAさんは 「(う)ははずれであることがわかっていて、(あ)と(い)のどちらを選んでもいい」 という状態になるわよね。 過去に(あ)を選んだという経緯を全く忘れて選んでいいんだから これってやっぱり(あ)も(い)も1/2じゃないの? >>203 Aさんが最初に(あ)を選んだときに、これが当たりである確率は1/3であって、これは不変なの。 そして進行役が(う)をハズレだと明かしたあとでは、(い)が当たりである確率は2/3なの。 仮に、Aさんが自分が(あ)を選んだこと、そして進行役が(う)をハズレだと明かしたことを完全に記憶から消去することができるとして、それから残った(あ)と(い)から選んだら、当たりを引く確率は1/2になるわよ。 なぜなら、この場合、Aさんにとって(あ)と(い)の区別がつかなくなっているからね。 Aさんが(あ)を選ぶ確率も(い)を選ぶ確率も1/2で、 (あ)が当たりである確率は1/3、(い)が当たりである確率は2/3だから 記憶喪失になったAさんが当たりくじを引く確率は (1/2) × (1/3) + (1/2) × (2/3) = 1/2 となるわ。 >>202 の問題はとても面白いわね。ちょっとじっくり考えてみるわ。 ちなみにアタシが「くじを選ぶ人は関係ない」って言ったのは、くじを選ぶ人の意思表示の仕方とか、後ろ髪引かれる思いで選んだとかそういうのは関係ないって意味。 >>203 違うの違うの。 あたしが言いたかったことは 「Aさんが当たりくじを引く確率」ではなくて 「(あ)が当たりである確率、(い)が当たりである確率」 なの。 Aさんが一度(あ)を選んだというスタンスを完全に解除 した段階で、もはや ・どれか1つが当たりである ・(う)がはずれである というのが全てなんだから、 (あ)が当たりである確率、(い)が当たりである確率はそれぞれ1/2になるんじゃないの? と思ったの。 でも、(い)が選択肢に残った経緯から優位であること、 また(あ)が選択肢に残った経緯から不利であることは事実として消えないんだから 当たりである確率が2/3と1/3であることに変わりはないのか、 と思い直したわ。 極端な例を考えることが役に立ったわ。 一億の選択肢からAさんが1つを選んで、残りのうち1つを残してあと全部はずれと明かされたとする。 Aさんが選んだ1つはあくまで一億分の1だけど、 残りのうちから1つ残されたのは、圧倒的に当たりがまぎれている可能性の高い 99999999個の中の選りすぐりの1つである可能性が高いのよね。 「適当に選んだ1つと選りすぐりの1つ」では、 スタンス解除したからって、歴史的経緯が異なるんだから 記憶喪失だろうと何だろうと後者の方が圧倒的に優位なのに変わりはないのよね。 ってことにやっと気づいたわ。 でも>>202 はまた別問題として考える素材になるわね。 気づいて改めて読み返したら >>191 や>>201 の言ってることがかやっとちゃんと理解できたわ。 これまでごめんなさいね、ありがとうね。 あたしにとっては適当に選んだ1つと選りすぐりの1つ、 というワードが浮かんだことがストンと落ちるきっかけになったみたい。 納得したみたいで良かったわ。 >>202 の問題だけど、Aさんが(あ)を、Bさんが(い)を選んで、(う)がハズレだと明かされている場合、起こりうる可能性は (1) (あ)=当たり (い)=ハズレ (う)=ハズレ (2) (あ)=ハズレ (い)=当たり (う)=ハズレ の2つしかないわ。したがって(あ)が当たりの確率も(い)が当たりの確率も1/2になるわ。 ただ、(う)がハズレだと明かされた時、Aさんは(い)が当たりの確率が2/3になったと、そしてBさんは(あ)が当たりの確率が2/3になったと勘違いするでしょうね。 なんで勘違いかというと、この場合問題の設定から (3) (あ)=ハズレ (い)=ハズレ (う)=当たり の可能性が排除されているからなのよ。 考えてみてよ。もしこのゲームを実際にやろうとしたとき(3)の状況だったら、進行役が(う)がハズレだと明かす、ていうのができなくなるでしょ? 運良く進行役が(う)がハズレだと明かすことができた場合は、(3)の可能性が消えて(1)と(2)しか残っていないのよ。 ていうかアタシ>>191 で試みた一般化が正しいかのかそんなに自信ないの。確率のこと詳しい方教えてくださらないかしら? アンタたちもう少しだけ似たような問題で演習した方が良さそうね https://i.imgur.com/9MyeDVR.jpg この問題をまず解いてみて下さい そしてなぜ(1)と(2)は確率が違うのか、なぜ一方の確率が大きくなるのか、計算ではない直感的な説明を試みて下さい そしてその説明を、サイコロと(あ)(い)(う)の問題にも同様に適用してみること >>209 アンタ何様のつもりよ? 上から目線がムカつくわ! >>209 お望み通り直感的にお答えしますわ〜 サイコロやくじのように根元事象が同様に確からしいことが前提でない問題だから 大学受験程度までの確率で扱うには不適切 >>209 が来て突然荒れたわね。 多分>>161 と同一人物ね。 自分が理解していると思うなら丁寧に説明してほしいわ。 そのつもりがないなら荒れるから来ないでほしいわ。 また馬鹿にされる気がするけど、性懲りもなく書いてみるわ。 A = X君に妹がいる場合の集合 B = X君に弟がいる場合の集合 C = X君が長男である場合の集合 とするわ。そうすると(1)の確率は|(A∪B)∩C|/|A∪B| 、(2)の確率は|A∩C|/|A|と表せるわ。 後者の方が前者より大きくなることを示すわね。 まず|A∩C|=|B∩C|<|A|=|B|はいいわね。 X君が一番年上なら妹と弟の両方がいること可能だし、逆にX君に妹と弟の両方がいたらX君は一番年上だから長男になるわ。 だから ∅≠A∩B⊆C となるわね。したがって A∩B∩C=A∩B ね。 包除原理から |A∪B|=|A|+|B|−|A⋂B|=2|A|−|A⋂B| |(A∪B)∩C|=|A∩C|+|B∩C|−|A⋂B∩C|=2|A∩C|−|A⋂B| さて、ここで一般に 0 < x < z かつ y < z なら (y−x)/(z−x) < y/z となることに注意して。 |A|>0だから、0<|A∪B|<2|A|のことが分かるわ。そして 2|A∩C|< 2|A| でもあるから、 |(A∪B)∩C|/|A∪B| = (2|A∩C|−|A⋂B|)(2|A|−|A⋂B|) < (2|A∩C|)/(2|A|) = |A∩C|/|A| となるわ。 これがアタシができる具体的な数字を出さない精一杯の説明ね。ちなみに具体的な確率だと(1)は3/4、(2)は4/5になるわ。 一応説明を書いたけど、直感的で自明なものとは思えないわ。 きっと計算なしってのは具体的な数字を使わないってだけじゃなくて、こんな式も書かないってことなんでしょうね。 それに今の説明は、サイコロの問題にはそのまま使えないのよね。 サイコロの問題については>>159 に書いたのがアタシができる精一杯の説明だけど、これ以上どう間単に理解できるのかしら? それにモンティ・ホール問題はまた違う種類の話の気がするんだけど、そうではないのかしら? とにかく、姐さんの説明、楽しみにしてるわね。 >>196 >>200 考えている円を、Oを中心とする半径1の円とするわ。すると、Dは直線OC上にあるわよね。 弧AD < 直線AC を示せばいいのよ。角AOC = 角AOD =θラジアンとするわ。 すると弧AD =θ、直線AC = tanθに他ならないわ。(角OACは直角よ。) 円に外接するn角形でθが一番大きくなるのは n = 3 の時でθ=π/3 よね。 だから 0 <θ≤π/3 のときにθ< tanθが常に成立する、つまり tanθ−θ> 0 であることを示せばいいのよ。 まずθ= 0 のとき tanθ−θ= 0 となるわ。 そしてtanθ−θをθで微分すると 1/cos^2θ−1 となって、これは 0 <θ≤π/3 で常に正となるわ。 このことから 0 <θ≤π/3 のとき tanθ−θ> 0 であることが分かるわね。 未っ子ではない=妹がいるまたは弟がいる なのに確率が異なるの? >>217 示したいことを示すのに三角関数を使っていいのなら それでO.K.だと思うわ。 でも今回の場合、円周率の近似値を求めるために 円の外接多角形を描いて、円周率を上から 評価することの可否についてだったわ。 だから円周率πが既知で、それを前提に構築された(と思われる) 三角関数の理論を使うのはいかがなものかしら? もしπの近似値が全然わかっていなくても πの概念だけで三角関数の理論を構築できることがチェックできるなら、 >>217 で全く問題なしだとは思うけど。 とりあえずπの近似値がなくてもπの概念からπラジアン=180°は大丈夫よね。 なら三角関数の理論構築もπの概念だけで大丈夫なのかしら? >>218 上では省略したけど、具体的に書けば分かるわ。 例えば「X弟妹」で「1番上=X君、2番目=X君の弟、末っ子=X君の妹の場合」を表すと A = {X弟妹, X妹弟, X妹妹, 兄X妹, 姉X妹} A∩C = {X弟妹, X妹弟, X妹妹, 姉X妹} となるので|A∩C|/|A|= 4/5よ。一方、 A∪B = {X弟弟, X弟妹, X妹弟, X妹妹, 兄X弟, 兄X妹, 姉X弟, 姉X妹} (A∪B)∩C = {X弟弟, X弟妹, X妹弟, X妹妹, 姉X弟, 姉X妹} なので|(A∪B)∩C|/|A∪B|= 6/8 = 3/4 となるの。 >>219 三角関数の理論を作るのにπの具体的な値は必要ないわよ。 そもそもπの正確な値なんて誰も把握してないんだし。 >>216 >>209 こないわね。 突然偉そうなのは大抵荒らしみたいなもんよ。 それでも真面目に答えるアナタは偉いわね。 アタシはいるわよ ただアンタたちに説明して理解できるかどうか迷ってるだけで 問題振ったらちゃんと回収しなさいよ。 回収できない問題なら最初から振るんじゃないわよ。 大学入試程度の問題を理解させられないなら説明力が足りなすぎるわ。 キチンと説明しても理解できないような問題なら元々スレ違いの問題よ。 とりあえずアナタを満足させる内容かどうかはさておき >>216 の真面目な書き込みに対して三日も放置はないわ。 それともアナタは自分の考え方以外への理解力がなくて、 >>216 が理解できないのかしら? それとも理解したうえで見下して放置してるのかしら? どちらにしても出題者として最低だわ。 将棋が好きで考えるよりも先に計算してしまうような人に説明するのってなかなか難しいのよ そこは理解して 大学入試程度かどうかは全く関係ない 三日どころじゃなかったわね。 とりあえずアナタに少しでも誠意があるのなら >>216 なにかしらコメントしなさいな。 >>225 確かに>>216 が形式的な計算に走りやすいタイプなのはアタシも理解するわ。 というか形式的な完成度が好きなタイプなんだと思うわ。 でもそういう人でも、計算する前にこういうことを考えてみて、って考え方を説明すれば、 理解してもらうのはそう難しいことではないと思うわ。 >>216 が形式的な完成度が好きなタイプであることは、 例えば>>191 とかを見れば既にわかっていたはずよ。 それを承知でアナタは問題を振ったんだから、 最初からそういうタイプの人に説明するつもりでなくてはいけないわ。 ちなみに形式的な完成度が好きなタイプとアナタのようなタイプと、 数学好きにはどちらもいるし、特に優劣はないと思うわ。 接点を持つならお互いに相手を理解し合うつもりでなければ。 一方的に自分の理解の仕方をおしつけるだけは良くないわ。 とりあえずアナタ、せめて>>209 で言ってる、計算ではない直感的な説明っての、 アナタなりの説明をしてみてよ。 そしたらアタシも、多分>>216 もそれを読んでまた考えるわよ。 >>166 アタシ加藤和也先生の代数の授業の演習プリントまだ捨てずに持ってるわ >>230 羨ましいわ どんなこと書いてあるのかしら 506:陽気な名無しさん:2022/04/20(水) 18:57:15.35 ID:zCcfTZ680 >>434 国内に長子は半数くらいいるらしいからランダムに1人連れてきてその人が長男である確率なら25% 構成がわかってる(4種類の割合が示されている)3人兄弟(姉妹含む)のうち1人を選んでその人が長男である確率なら数学で求められるが これだけでは求めようがない (1) Xは1番目に生まれたか2番目に生まれたわけだがそれぞれの確率が0.5とはいえない (2) 同上 507:陽気な名無しさん:2022/04/20(水) 19:31:04.05 ID:72fjhCO00 >>506 (1) 末っ子ではない X ♂♂ X ♂♀ X ♀♂ X ♀♀ ♀X ♂ ♀X ♀ のいずれかのパターンだから1/6ではないの? 違うのかしら? >>189 >>195 アタシ>>187 じゃないけど、積分の意味が分かったわ。この原始関数は、arctan x なの。 だから定積分の値は arctan 1 − arctan 0 = π/4 − 0 = π/4 なのよ。 けれどこれを評価って大変そうよ。 1/(1+x^2)の1階微分は −2x/(1+x^2) だから x > 0 で狭義単調減少なことが分かるわ。 1/(1+x^2)の2階微分は 2(3x^2−1)/(1+x^2)^3 だから、x = 1/√3 が変曲点となって、その左側で上に凸、右側で下に凸ね。 というわけで、このグラフの下にフィットする図形を考えてみると、例えば (0,0), (0,1), (1/√3, 3/4), (1/√3, 0) を頂点とする台形(面積 7/(8√3))と (1/√3, 0), (1/√3, 1−2/√3), (1, 1/2), (1, 0) を頂点とする台形(面積 5/6−1√3)を 考えることができるわ。 この合計面積 5/6−1/(8√3) になるんだけど、これだとπ > 3.04 は分かるけど 3.05より大きいことは分からないわw あー、死ぬほど大変だった。内接正8角形の方が計算もはるかに楽w >>222 ものぐさ姐さんかしら? ありがとう。 209が単なる不遜な人か、高飛車釜演じようとして滑って反感を買っている人か分からなかったけど、スレが荒れるの嫌だったの。 それで、もしアタシが丁寧に応じてあげて、209がそれに対して自分の説明を披露してくれれば、雰囲気も良くなるかもと思ったの。 それに、本当に計算しないで済む分かりやすい説明が聞けるなら、アタシにとっても良い学びの機会になるしね。 そもそもこのスレで丁寧に解答とか書いてるのアタシとものぐささんくらいだし、雰囲気を考えてもアタシ以外で209にまともに応じる人は絶対いないと思ったわ。 そういうわけでアタシ以外の書き込みを待っていても無駄なことは明白だから、きっと209もなんか書くとは思ったのよね。 ついでだけど、>>216 の途中、0<|A⋂B|<2|A|と書いてたつもりが、間違って|A∪B|になってたわ。 >>225 将棋が好きだと計算優先で思考力や理解力がないことになるの? すごい偏見ね。 「将棋が好き」って、アタシにとっては「セーラームーンが好き」と同じ類の話なんだけど。 考えるより先に計算してしまう人だと思われるなんて、とても心外だわ。 むしろ、アタシ考えることは大好きだけど、計算とかするのは得意ではないし嫌いなくらいよ。 (このスレに書き込んでいるせいで、ふだんしなかった計算を少しするようになったけど) もちろんアタシは式を書き込んでいるけど、それは考えたことを正確に表現するための手段に過ぎないわ。 ていうかそれが数学でしょ?考えないで式が書けると思ってるの? 考えが正しいことを厳密に確認するため、そしてそれを人と共有するための道具として形式があるんでしょ? それがないただの思考なら、数学ではない、哲学とかなにか別のものよ。 (それが悪いとか言いたいわけでは全然なくて、アタシは哲学にも興味があるけど) 大して複雑でもない式をちょっと書いただけで「考えていない」とか、浅はかすぎるわ。 そういうことは、フォンノイマンとかラマヌジャンみたいな人にまず言ってみたら? >>232 これ、一体どのスレからのコピペなのかしら? >>234 ステキなニックネームをありがとう。 使わせてもらうわ。 細かいようだけど、 >0<|A⋂B|<2|A| って、A⋂B⊆Aなんだから、一番右は 2|A|どころか|A|で抑えられるわよ。 まあ式変形見れば2|A|で十分だけど。 それで>>216 のその次の行の二番目の式、 /が抜けてるわね。既に訂正してたかしら? >>233 あなた本当に凄いわねえ。 あたしゃ例によってものぐさだから 検証するのは面倒だからとりあえずパスするけど、 フィットする図形って、例えばって書いてあるけど、 別の図形でもっといい評価はできそうかしら? できなさそうかしら? >>178 の発言には信憑性ありそうかしら? 丸投げでごめんなさいね。 あたしゃそれより、πの上からの評価が、 大学受験程度でどの程度の精度で評価できるか、 そっちに興味があるわ。 tanの半角の公式使えば大して難しくなさそうだけど、 面倒でまだやってないのよ。 >>237 「0 < x < z かつ y < z なら (y−x)/(z−x) < y/z 」を使うために 0 < |A⋂B| < 2|A| だと言いたかったの。 姐さんのおっしゃる通り A⋂B ⊆ A だからまず|A⋂B|≤ |A| が分かって、|A| > 0 だから|A| < 2|A| が分かって、合わせて |A⋂B| < 2|A| なんだけど、長くなるからこの説明をもともと省略してたの。 そしておっしゃる通り / が抜けてたわ!ここで式を書くの大変だし、できたものも見にくいから間違えやすいわ。 >>238 なるほどね! アタシが計算したのは、これと似た感じなんだけど、x = 1/2 で分けたんじゃなくて、変曲点がある x = 1/√3 で分けたのよね。 (このグラフが直線 y = 3 と交わる点が変曲点になるわ。) けど計算が大変になるだけで近似の精度も悪かったわねw でもたまたま x = 1/2 で分けて計算したら上手くいった、てだけだから、こういうふうに解くのってかなり難しいと思うわ。 そもそも微分とかしてグラフの形を調べないといけないから下準備が大変なのよね。 個人的意見を言わせてもらうと、この問題は入試問題として良いものだとは思えないわ。 例えば、内接正8角形を考えなさいとか、そういうヒントが書かれているならいいけど。 せっかく>>233 みたいに頑張っても3.05より大きいことが示なくて終わりって悲しいわよね。試験時間は限られてるのに。 こういう問題出すなら電卓使用可にするべきだと思うわ。19世紀とかじゃないんだから。 あ、一応補足しておくけど、フォンノイマンとかラマヌジャンをdisってるんじゃなくて そういう天才の常人離れした計算能力の裏には、さらに計り知れなく深い思考があるわけでしょ、って言いたかったの タマタマ? 触っていいかしら むしろこれが東大の想定解かもよ こんな見事に3.05が出てくるんだもの >>239 了解!よくわかったわ! >>238 この解き方は大学受験ではどうかと思うわ。 3だと簡単すぎるし3.1だと難しすぎるから、 間をとって3.05にしただけじゃない? 八角形でも十二角形でも3.06以上が言えるんだから 3.05なら問題として大丈夫でしょ、って感じじゃない? てか、そもそもこの問題見たら普通内接多角形考えるわよ。 >>240 ラマヌジャン知ってるなんて驚いたわ。 ラマヌジャンの天才ぶりは深い思考だけではなく、 天性のセンス、神の啓示みたいのがあるんじゃ? としか凡人には思えないレベルよね。 インドの数学者にはこういう謎の天才が時々いるのよね。 なんかさあ…>>233 読んだあとに>>238 見ると 人間ってこうまでも能力(思考力や想像力、忍耐力)に差があるんだ…と愕然とするわね ほんと不思議 同じ人間なのに なんかさあ…>>234 読んだあとに>>243 見ると 人間ってこうまでも能力(思考力や想像力、忍耐力)に差があるんだ…と愕然とするわね ほんと不思議 同じ人間なのに >>238 のやり方で、例えば左半分をさらに x = 1/4 のところでも分けて、 (0,0), (0,4), (1/4, 64/17), (1/4, 0) を頂点とする台形 (1/4, 0), (1/4, 64/17), (1/2, 16/5), (1/2, 0) を頂点とする台形 (1/2, 0), (1/2, 3), (1, 2), (1, 0) を頂点とする台形 の3つの台形の合計面積を考えると、π > 1051/340 > 3.09 が分かるわ。 こういうふうに左半分の面積は細かく分けていけばいくらでも下から近似できるのね。 けれど右半分に関しては、このグラフと y = −2x+4 との隙間は永遠に失われたままになってしまうの。 左半分がこのやり方で下から近似できるのは、変曲点がある x = 1/√3 の左側でグラフが上に凸だからなの。 だから、もしより正確な近似がしたいなら、まず x = 1/√3 で分けて、その左側を細かく分けていく方が良いことになるの。 けれども、やはり y = −2x+4 との隙間は永遠に残るから、絶対にπに収束しないのが、このやり方の本質的欠点ね。 内接正n角形で近似する方法では、nを大きくすればπの値にいくらでも近づくことができるから、その意味ではこちらの方が正しい方法ね。 あと逆三角関数とかその微分は高校で習わないわよね? そういう意味でも>>238 が東大の想定解の可能性はないわよ。 よく考えると、x = 1/√3 の右側も、グラフに接線を引きまくって交点を出していけばグラフの下に収まる台形をいっぱい作れるから、面積を下から近似できるわね。 手計算でやると大変だけど、コンピュータ使ってプログラム作ればきっと大したことないわ。 いずれにせよ、x = 1/√3 の左右で分けるのって、(このどうでもいい入試問題を解くのが目的ではなく)πを近似することが目的の人にとっては当たり前のことだと思うわ。 あなたってどういう教育受けてきたの? 文系?高校まで海外とか? 日本のほぼ全ての理系の受験生は、 ∫dx/(1+x^2) x:0→1 は、x=tanθ と置換して解くと思います 1/(1+x^2)=1/(1+tan^2θ)=cos^2θ dx=1/cos^2θ dθ なので、 ∫dx/(1+x^2) x:0→1 =∫cos^2θ 1/cos^2θ dθ θ:0→π/4 =∫ dθ θ:0→π/4 =π/4 >>248 あなたはこれまでの話の流れを読み直してからレスして下さいね。 >>うさぎ 機械的に区分を細かくして考えるなら、いわゆる区分求積法の考え方になるわよね。 細長い長方形の集まりだと考えるアレよ。 勿論区分がそこまで細かくないなら台形の近似の方が精度はいいけど、 機械的に細かくするなら台形より長方形が楽だわ。 それに今の場合0<x<1で単調減少なんだから、 「下から」評価するってのにこだわるとしても、 長方形の右端で考えればいいから、そう大変ではないわ。 変曲点にこだわらずに、二等分、四等分、八等分・・・ ってやっていけばだんだん精度上がるわよ。 正多角形近似が正しくてこっちが正しくないとまで言い切らなくてもいいと思うわ。 八等分くらいまでやればかなり精度高まるのではないかしら? ちなみに「上から」評価したければ長方形の左端で考えればいいから、 下からと上からを入れ換えるのは正多角形近似より楽ではないかしら? あたしゃもちろんいつものように、計算するのは面倒だからイメージだけで話してるわよw 流れを読んでるからこそ言ってるんだけど… >>246 があまりにもバカなこと抜かしてるから指摘してるのよ あなたこそ頭悪いのに無理しないで >>250 流れ読んでるならうさぎが>>233 でarctan持ち出してるんだから、 そのこと言ってるんだろうなって察しはつくはずよ。 >>248 でarctan持ち出すまでもなくあの積分の式がでるんだから 大学受験範囲で可能だということを指摘したかったんだとしても、 もう少し言い方はあると思うわ。 >どういう教育受けてきたの? とか >頭悪い とか、そういう物言いって、スレを荒らそうとしてる物言いに見えるわよ。 あなた自身きっと数学の素養かなりあるんだろうから、 もっとこのスレに善意的に接することができるはずよ。 >>249 確かにそうね!長方形を使えば変曲点とか関係なく単純ね。 ていうかアタシ、243にイラッとしちゃって、弁解したくなっちゃっただけなの。 >>238 のやり方は、>>233 と同じで台形を使うやり方だけど、その時にx = 1/2で分けて考える方が不自然に思うのよ。 たまたま問題が「3.05より大きいことを示せ」だからこれで上手く行くけど、3.05て数になんの数学的意味もないし、x = 1/2で分けることにも計算が楽なこと以外になんの数学的意味もないもの。 例えば、問題が「πが1051/340より大きいことを示せ」だったとして、>>245 みたいにx = 1/4とx = 1/2で分割して計算して「ほら、バシィッて出るでしょ」て言われたら、違和感しか感じないでしょ。 数学的に何も意味のない数だし「そんなこと知らんがな」としか思わないのよね。 台形で近似しようと思うなら変曲点で分けようとするのが数学的に自然な発想じゃない? なのに思考力や想像力が足りないみたいに言われたのがとても心外だったの。 しかもこの計算するのに、アタシにとってはかなり忍耐が必要だったのよw! そもそも、>>187 が謎めた書き込みを残したまま去っていって、189や195みたいに困惑したまま取り残されている人たちがいたから、とりあえずその謎を解消しておこうと思って、そのついでにちょっと計算してみただけなのに、バカにされて不愉快だったの。 アタシ別にそんなつもりないわよ アンタも十分頭いいし、親切だし素敵な人だと思ってるわ ただ、イチローとかもよく言ってるじゃん 有能な人同士の方が差が激しいって 頭がいい人のあいだでもこんなにも違いがあるのねって ふと思っただけ >>248 高校の頃のアタシのことは>>121 に書いた通りよ。 ∫[0→1]1/(1+x^2)dx を計算しなさいって問題を出されたら、解ける受験生はある程度いるんでしょうね。 でもこの問題はそうじゃないもの。 定積分の値にπが出てくるものを探して、πの近似に使おうって思った時に ∫[0→1]1/(1+x^2)dx を思い浮かべる人は、逆三角関数の微分を知ってる人でなければ、あまりいないじゃないかしら? 現に189や195はなんのことかよく分からなかったわけでしょ。 たまたま1/(1+x^2)を積分する問題を解いたことある人なら思いつくかもしれないけど、それ以外で「あ、1/(1+x^2)を置換積分したら、πが出てくるから使えるんじゃね?」と思う人いるかしら? アタシ、ババァだから高校の頃のこととかよく覚えてないけど、ふつうの高校生は1/(1+x^2)を積分したことあるものなの? >>254 変曲点のところで分ける方が応用が利く考えてだって説明してるのに全然伝わってないのね… アタシ、この方を応援してるわ! https://youtu.be/TiAYayBVXDk 東大院試だって 難しそう… 次のネタ見つかってよかったわね g(x,y,z)とh(x,y,z)が複素数係数3変数斉次多項式のとき 複素数a,b,cで(a,b,c)≠(0,0,0)かつg(a,b,c)=h(a,b,c)=0を満たすものが存在する ことを高校数学で証明できるか? 高校数学では斉次多項式って何?で止まって進まないわよ。 >>253 全面的に同意するわ。 >>256 台形による近似を最初から考えていない方なんじゃないの? ちょっと上からの物言いでイヤな感じはするけど、あからさまな罵倒とかではないから、 気にしなければいいと思うわ。 多分>>259 も同じ人じゃないかしら。 >>259 ちょっとあたし覚えてないからお訊ねしたいんだけど、 複素数係数の多項式って高校数学の範囲内だっけ? それから斉次多項式の話は基本的に射影空間の話になるんだろうから、 射影空間を知ってる人が内容を理解した上で、 「さて、この内容を高校数学的に説明出来るかな」 という順に考えるのが普通だと思うの。 逆にいえば射影空間を知らない人にこの問題はかなり酷だと思うわ。 だからこの問題はこのスレで本来扱うレベルを越えてるのではないかしら。 動画でも確か、高校数学で証明できるか、ではなくて、 高校数学的に証明できるか、と言ってたと思うんだけど。 もちろんあなたがキチンと高校数学の範囲内で証明できているのならば、 是非ともご説明願いたいわ。 ええやん たまには答えがあるかわからない問題を考えるのも >>264 あら、ありがとう。 ざっと見させていただいたわ。 これ、複素数係数の多項式とはいっても、主役は多項式ではなく複素数よね。 だから多項式の方は一変数だし、係数もα以外は決まっているし。 一般的な多変数の複素数係数の多項式は高校数学の範囲では難しいのではないかしら。 ただちょっと思うのは、 あたし例によってものぐさだからキチンと解こうとは思っていないんだけど、 >>259 の問題って、斉次解除して2変数の連立方程式にすれば、 2変数の連立方程式には解があるよね、っていう割りと直感的にも納得できる内容よね。 この路線でキチンと解答作れば何とかなるのではないかしら? 斉次化とか斉次解除とかの話を知ってる前提にしてる時点で、高校数学の範囲ではない気はするけど、 この方法なら高校数学「的」とは言えるのではないかしら。 たしかにそんな気がしてきた この東大院試、高校レベルね 一応、複素数係数3変数斉次多項式ってなってるから、さすがに高校レベルではないんじゃないかな。 そういえば昔、某大学入試で、対数で連立方程式が書かれていたんだけど、 対数使わない表記に書き直したら、まるっきり中学2年の連立方程式になったことがあったの。 思いっきり拍子抜けしたんだけど、一応対数表記だったんだから中学2年レベル、ではないわよね。 アフィンに直せれば高校レベルでも、アフィンに直すことができるか?(発想が浮かぶか) そこがきっと院試レベルなのよ。 対数表記はずせば中学2年レベルでも、対数表記はずすことができるか? そこがきっと大学入試レベルなのよ。 似たようなものかもしれないわね。 というか、大学入試問題でも、よく噛み砕くと中学レベルの問題に還元されるような問題って、 結構あるんじゃないかしら? (もちろん上の例は一流大学の問題ではないわよ) ℂ[X,Y,Z]/(X^a+Y^b+Z^c)はいつUFDになるかしら? >>261 ありがとう。ものぐささんのおかげで心が楽になったわ。 ところで、こんな場末のスレなのに専門家がいっぱいいるみたいでびっくりね。 アタシは知識がないからちんぷんかんぷんだわ。 射影幾何学って数学科の必修科目のひとつみたいなやつなのかしら? >>265 斉次解除ってのは、g(x,y,z)のどれかの変数を1にしてg(1,y,z)とかを作ることでいいのかしら? でももし g(x,y,z) = h(x,y,z) = 0 の解が必ずx = 0 となるような場合は、xに1を入れたら解けなくなるわよね。 例えば、 g(x,y,z) = x+y+z, h(x,y,z) = −x+y+z だったらそうなるわ。 そう考えると、変数のどれかを1にしたら必ず解があるのかって言われてもアタシには直感とかないんだけど。 Wikipedia漁ってたらベズーの定理っていうの見つけたんだけど、これ関係あるのかしら? (アタシは知らないこと多すぎてちゃんと理解できないけど) ちなみに、問題をもっと簡単にして 「g(x,y)が複素数係数2変数斉次多項式のとき、g(x,y) = 0に(x,y) = (0,0)以外の解があることを示せ」 にしても、高校で習う知識では解けないと思うの。 g(x,y)の中にyが現れるなら g(1,y) = 0 に解があることを示せばいいと思うけど、それには代数学の基本定理が必要でしょ?でもそれは高校で習わないわよね。 >>うさぎ ごめんなさいね。 >>257 はネタとして「天才ニューハーフ」なんてのを持ち出しただけだと思うんだけど、 >>259 がその内容で高校数学を越える内容に突っ込んでしまったから、あたし261でたしなめたつもりだったんだけど、 >>264 に反応して、あたしもちょっと高校数学を越える範囲に足を突っ込んでしまったわ。 259は多分209や161と同一人物ではないかしら。 想像だけどこの人院生か研究生か助手あたりの専門家だと思うわ。 射影空間に関してはは確か数学科の3年か4年くらいでやるんじゃなかったかな。 ざっくり言えば、射影空間ってのは無限遠まで扱えるようにした空間のこと。 それに対して、高校までで扱う無限遠は扱えない空間はアフィン空間っていうの。 普段高校まででよく扱うxy平面で考えれば、そこでの点は(x,y),図形はf(x,y)=0みたいな形で表せるでしょ。 それに対してxy平面を射影空間にすると、そこでの点は[X:Y:Z]っていう「比」で表されるの。 図形は、斉次多項式とか同次多項式とかいう、全ての項の次数が等しい多項式f(X,Y,Z)=0で表すことができるの。 (点が比で表される以上方程式が全ての項の次数が等しくないとならないことは考えればわかるかしらね) で、もっとざっくり言えば、アフィンで見えない無限遠ってのが射影では直線Z=0に相当するのよ。 これを無限遠直線なんて呼んだりするわ。 で、斉次化とか斉次解除とかなんだけど、 アフィンの方程式f(x,y)=0を射影の方程式に直すことを斉次化って言って、 具体的にはx=X/Z,y=Y/Zで置き換えて 分母を払うの。 それに対して射影の方程式f(X,Y,Z)=0をアフィンの方程式に直すことを斉次解除って言って、 具体的には斉次化の逆の作業、その斉次多項式の次数をnとすると、 両辺をZで割ってX/Z=x,Y/Z=yで置き換えるの。 長くなるから一度切るわね。 で、射影空間の何がいいかっていうと、もちろん無限遠での図形の振る舞いまで考えることができること。 慣れない間は無限遠の振る舞いを見るには Z以外のXまたはYで斉次解除すれば無限遠直線を座標軸としたアフィン空間で見ることができるわ。 で、無限遠での図形の振る舞いまで考えることができると何がいいかっていうと、 たとえば中学3年で二次方程式やったとき、解が2つとか重解とか解なしとかやってたのに、 高校で複素数やったら二次方程式の解は、重複度こめて必ず2つってシンプルに美しくなったでしょ。 さらにこれは高校数学の範囲越えるかもだけど、n次方程式の解は重複度こめて必ずn個っていえるのよ。 これが代数学の基本定理だったわよね。 複素数のおかげで理論がシンプルかつ美しくなるのよね。 それと同じで、射影空間で考えると理論がシンプルかつ美しくなることが多々あるの。 例えば二次曲線って高校数学では楕円、放物線、双曲線って三種類あったでしょ。 あれが無限遠まで考えると、全て同じものになるのよ。 などなど。 でね、>>271 でうさぎがどれかの変数を1にするってのはなかなか鋭くて、 それは事実上その変数で斉次解除したことと同じことになるわ。 それにベズーの定理は、正にビンゴ。 >>259 の問題は、高校数学でっての無視すればベズーの定理に従うでokよ。 (ってかベズーの定理を証明しろってなればまた厄介だけど) んで、あたしが>>265 で直感的に納得できる内容って言ったのは、 一般的に基本的に方程式の個数と変数の種類が同じだけある連立方程式には解がある、ってことなの。 うまくやって変数を1つずつ減らせば方程式も1つずつ減るから、 結局一変数の1つの方程式に帰着して、それは複素数の範囲では必ず解を持つでしょ、って発想。 とくにこの場合2変数で2つの方程式の連立だから、中学2年でやったみたいに基本的に解持つよね、って。 実際に考えると中学2年でも2直線が平行なら解がなかったけど 今の場合平行なら無限遠で解持つからokだし。 ただ連立っていっても一般的にうまく一変数を消去できるかっていうと難しくて、 そこがこの問題の最大の難点だと思うんだけどね。 追伸 代数学の基本定理は高校数学の範囲ではないかもしれないけど、 専門家的には高校数学「的」の範囲に入れてしまうような気がするわ。 それからあたしの言う直感的に納得できる内容って、考えてみたらほぼベズーの定理そのものよね。 なんだか大それたことを言ってしまった気もするわ。 あたしったらものぐさだからそれぐらい考えることがいいかげんなのよ。 いやだわ、打ち間違いだわ。 >>272 の最後から二行目、 両辺をZで割って ではなく 両辺をZ^nで割って の間違いだわ。 これがないと、そもそも何のために次数をnとするなんて言ったのか意味不明だったわ。 ものぐささん、自称ものぐさと言いつつ、懇切丁寧な説明どうもありがとう。 なるほど、射影空間の点は比だから、[0 : 0 : 0] は最初から除外されていて、要素ではないのね。 そして、ベズーの定理は射影空間上に解を持つことを主張しているから、それは(0,0,0)ではない何かになるのね。 g(x,y,z) = x+y+z = 0 とh(x,y,z) = -x+y+z = 0 はxで斉次解除すると 1+Y+Z = 0 と -1+Y+Z = 0 となって解けないけど、ベズーの定理を認めれば、こういう場合は、もとの方程式にはx = 0であってyかzのどちらかが0でない解があるはずなのね。 1次式の連立方程式で変数の数と式の数が同じ場合は、行列で表した時にその行列式が0でなければ解があるのは知ってるけど、2次以上でも解の存在が言えるのね。 ていうか、1次式の連立方程式で行列式が0の場合も、射影空間で考えると無限遠で解があるのね? 天才ニューハーフさんの動画ちんぷんかんぷんだったけど、今見返したらやってることのイメージが少しわかったわ。 射影空間、難しそうだけどとても面白そうね。 アタシ的には、高校で習わないことでも、知らない人に意味がわかるように説明してくれるなら話題になるのはOKよ。 むしろ新しいことを知る機会になって嬉しいくらいよ。 >>うさぎ あたし今夜はもう寝なきゃだけど一言だけ。 あなたの例の場合、[0:1:−1]が解よね。 >>277 アタシの例の場合は[0 : 1 : -1]という解があるのはすぐ分かるけど、もっと複雑で一見解けるか分からないような場合でも[0 : ? : ?]って形の解があるって分かっちゃうのね、って言いたかったの。 スレが落ちてくほしくないから書き込むわ。アタシ>>175 の問題、完全に理解できてないのよね。 (1)はフェルマーの小定理 k^p ≡ k (mod p) の p=7 の場合で、ネットで簡単に証明が見つかるわ。 で(2)なんだけど、まず、g(n) = 3f(∑_{k=1}^7 k^n) で3倍してあるのは点数を18点にするためだから特に意味ないわ。 あと高校までは自然数って1以上よね?だから 7^n は7で割り切れるに決まってるから k=7 の分まで足してるのも意味ないわ。 だから簡単にして g(n) = f(∑_{k=1}^6 k^n) として考えるわね。 1≤ k ≤ 6 とするわ。(1)から k^7−k = k(k^6−1) が7で割り切れることが分かるけど kは7で割れないから k^6−1 が7で割れなければいけなくなって、k^6 ≡ 1 (mod 7) が分かるわ。 このことから g(6) ≡ ∑_{k=1}^6 k^6 ≡ ∑_{k=1}^6 1 ≡ 6 (mod 7) が分かって、g(6) = 6 となるわ。 gの値域はfの値域に含まれていて、それは7で割った余りである0から6までの数で構成されているから、6がgの最大値であることが確定するわ。 実は、nを6で割った余りをrとすると、つまり n = 6q + r, 0 ≤ r < 6 とすると k^n = k^{6q + r} = (k^6)^q × k^r ≡ 1^q × k^r ≡ k^r (mod 7) だから、g(n) = g(r) となるわ。だからgに6の倍数を入れればいつでも6が出るの。 一応問題は解けたんだけど、アタシはなぜそれ以外の時にg(n) = 0となるのかが分からないの。 一般的に考えてみたいんだけど、aを正の整数として、aと互いに素でaより小さい正の整数の集合をZ_aとするわ。 Z_aの要素をそれぞれn乗したものをすべて足すと、aで割り切れるのはどういう時なの? もちろんaが素数でn = a−1なら上の問題の場合になって、aで割った余りはa−1になるわ。 ちなみに、a ≥ 3 でnが奇数の場合は必ずaで割り切れるのは分かったの。 x ∈ Z_a とすると、a−x ∈ Z_a であることもすぐ分かるわ。 ここで、もし x = a−x なら、a = 2x となってa ≥ 3とxが互いに素であることに矛盾するから、x ≠ a−x ね。 このことから、Z_a の要素はすべてxとa−xのペアの形で見つかることが分かるわね。 x^n + (a−x)^n を展開するとnが奇数なので x^n の項が消えてaで割り切れるわ。 このことから、Z_aの要素をそれぞれn乗してすべて足すとaで割り切れることが分かるわ。 ちょっとここのところ忙しくてゆっくり書き込みできないの。 ごめんなさいね。 >>279 に関してもしいろいろ調べたり考えたりする時間的気力的余裕があるのなら、 「既約剰余類群」って言葉をググってみて。 あなた数学科ではないのよね? なら群とか環とかオイラー関数とか、あなたは知らないかも知れない言葉がでてくると思うわ。 多くの言葉は多分意味をググるだけで何とかなるかもしれないけど、 オイラー関数だけはちょっとキチンと理解してみて。 高校数学程度の基礎知識でも理解できるだろう内容のわりに、結構深いからオススメよ。 あとできれば群論の初歩、可換群とか巡回群とかがわかる程度理解してくれれば。 とりあえずa=9, n=2,6のときはaで割りきれないみたいね。 >>175 の(2)だけ見てると、特別な場合以外割りきれることが多そうに見えるから、 割りきれない例はちょっとおもしろいのではないかしら。 あたしは時間があれば円周率を上から評価するやつ、八角形や十二角形くらいまで計算したいんだけど、 いまだにそれすらできずにいるわ。 mod 7で 3^1≡3 3^2≡2 3^3≡6 3^4≡4 3^5≡5 なので 1≦k≦5に対して3^kは1に合同ではない ☆ ということが成り立つ またmod 7で 3*1≡3 3*2≡6 3*3≡2 3*4≡5 3*5≡1 3*6≡4 つまり集合として {1,2,3,4,5,6}≡{3*1,3*2,3*3,3*4,3*5,3*6} したがって 1^k+2^k+3^k+4^k+5^k+6^k≡3^k(1^k+2^k+3^k+4^k+5^k+6^k) ここで☆があるので 1^k+2^k+3^k+4^k+5^k+6^k≡0 となる 素数pの場合にも同様に 1≦k≦p-2に対してc^kが1に合同でないような2≦c≦p-1が存在する ★ ので 1^k+2^k+…+(p-1)^k≡c^k(1^k+2^k+…+(p-1)^k) から 1^k+2^k+…+(p-1)^k≡0 となる 当たり前にも思える★の事実をどのように簡単に説明するかが大変難しい アタシには出来ないのでうさぎへの課題としよう >>281 この書き込み全体に言えることなんだけれど、 どの程度の基礎知識を前提にした書き込みなのかよくわからないのよね。 うさぎへの課題とか書くなら、彼は基本数学科ではない前提なんだから、 基本的に初等整数論の範囲(mod n での計算までくらいかしら?)でなければならないと思うんだけど。 というかここは基本数学科ではない人前提の書き込みを心がけるべきだと思うんだけど。 まずp=7の場合も一般の素数の場合も、 1^k+2^k+…+(p-1)^k≡c^k(1^k+2^k+…+(p-1)^k) から 1^k+2^k+…+(p-1)^k≡0 って、c^k−1が0でないことはわかっても、零因子でないことまで明らかでないと言えないわよ。 pが素数でない場合、0でなくても零因子である可能性はあるんだから、 あなたの書き込みは「pが素数ならZ/pZは整域」という性質を前提にしていることになるわ。 だけどこれって初等整数論の範囲だったかしら? Z/nZの加法減方乗法は初等整数論の範囲だとしても、 Z/nZの乗法群としての性質や零因子の有無までは初等整数論の範囲ではないのではないかしら? 一般のpでc倍写像が全単射であることも当然のように使ってるけど、 これも初等整数論の範囲で明らかといえるかしら? 先の例と同じくらい疑問だわ。 それから★の事実って、初等整数論の範囲で「当たり前に思える」かしら? 初等整数論を越えて群とか環とかある程度やった人ですら当たり前には思えないのではないかしら? それどころか「体の有限部分群は巡回群である」という定理を知ってる人でないと当たり前には思えないのではないかしら? そして★の証明って一通り体論までやった人なら普通は上記の定理の証明をして、 そこから導かれるっていうやり方で、わりと容易に出来ると思うんだけど、 そういうやり方でない、初等整数論の範囲での証明って出来るのかしら? 出来るのならそのやり方を知りたいものだわ。 追伸 「〜への課題としよう」ってあなた何様?って思うくらい上から目線の言い方よ。 あなた多分いつもの感じ悪い人と同一人物なんだろうけど、 きっと無意識にそういう言い方してしまう人なのね。 できればあなたもコテハンつけたらどうかしら? そうすれば読んでてカチンときても、あの人はそういう言い方する人だから仕方ないと思えるし。 そしてあなたもできればそういう言い方をしないように気をつけて欲しいと思うわ。 どうか前向きに検討してね。 >>280 ものぐささん、忙しいのにレスありがと! アタシ数学科ではないけど、群論の入門書をちょっとだけ読んだから可換群とか巡回群は知ってるわ。 (>>82 を書いたときも、なんとなく巡回群をイメージしてたの。) 既約剰余類群ってのは上に書いたZ_aのことね? これが乗法に関して群を作ることは、そういう名称ではなかったけど本に書いてあったから知ってたわ。 オイラー関数φは与えられた整数以下でそれと素になる正の整数の個数を返す関数よね。 ラグランジュの定理から、有限群Gの任意の要素gの位数はGの位数|G|を割り切るから、gの|G|乗は単位元になるのよね。 これをZ_aに適用すると、|Z_a|=φ(a)だから、Z_aの任意の要素xに対して x^{φ(a)} = 1 となる、というのがオイラーの定理で、これでaが素数の場合にフェルマーの小定理が出るのよね。 そのことが念頭にあったから一般にZ_aについてはどうなのかしら?て疑問に思ったの。 でも、この群の演算は掛け算なのに、全部足し算するとどうなるの?ていう問題なのが謎よね?? 足し算と掛け算が両方あって、足し算について群であって、0を除けば掛け算についても群になっているのが体で、 足し算と掛け算が両方あるけど、掛け算については逆元があるとは限らなくて群でないかもしれないのが環でいいかしら? でも環とかについての本は読んだことないから、それ以上は何も知らないわ。 どうでもいいけど、群論、環論、ていうから体論ていうのかしら? なにかとてもえっちな響きよね。でも体は英語だとfieldだから全然えっちじゃないのね。 ちょっと調べてみたんだけど、体は1871年にデーデキントが「からだ」の意味のドイツ語のKörperという名称で導入したらしいわ。 英語のfieldは1893年にE・H・ムーアというアメリカ人数学者(アタシは聞いたことない人だったわ)が導入したそうよ。 なんでbodyにしなかったのかしらね? あら、ちょうどアタシが>>284 を書いている間にものぐささんもカキコしてたのね。 ものぐささん、優しいお人柄なのは分かるけど、そこまで怒らなくても大丈夫よ。 >>281 もアタシにはそれなりに役立ったし、別に気を悪くしてないから。 ★は要するにZ_pが巡回群になるってことでしょ? アタシが読んだ本にはZ_pは巡回群になるって書いてあったけど、証明は簡単じゃないからっていって書いてなかったのよね。 Wikipedia調べたらZ_aは a = 1, 2, 4, p^k, 2p^k(pは奇数の素数で k > 0)のとき巡回群になるって書いてあったわ。 なぜだかは分からないけどw 零因子だとか整域だとかは何か知らないけど、アタシも、なんでc^k≢1だからって 1^k+2^k+…+(p-1)^k≡c^k(1^k+2^k+…+(p-1)^k) から 1^k+2^k+…+(p-1)^k≡0 が結論できるのかよく分からなかったの。 というのは、Z_9 = {1, 2, 4, 5, 7, 8} も2を生成元とする巡回群になるけど、同じ論法で 1^2 + 2^2 + 4^2 + 5^2 + 7^2 + 8^2 ≡ 2^2 (1^2 + 2^2 + 4^2 + 5^2 + 7^2 + 8^2) (mod 9) が分かるけど、 1^2 + 2^2 + 4^2 + 5^2 + 7^2 + 8^2 ≡ 6 ≢ 0 (mod 9) なのよね。 >>うさぎ あなた物知りね〜 数学科でない人でそこまで知ってる人初めて見たわ。 でもそれだけ知ってるなら話は早いわ。 環と体についての認識はそれで大体okよ。 零因子ってのは、0でないもの同士掛け算して0になるようなもののこと。 最初「そんなものあるの?」と思うかもしれないけど、少し先に例を挙げるから大丈夫。 それで整域ってのは、零因子のない環のこと。 もしかしたら「零因子がないから、それって体じゃないの?」と思うかもしれないけど、 整数全体からなる環は整域だけど体ではないわ。 ただ、「有限整域は体である」ってのは成り立つわ。 具体的な話に入ると、整数をmod n で見たときの要素全体、 つまり{0,1,…,n−1}のn個は環になることはわかるわよね? これをZ/nZとかZ_nとかで表して、整数の剰余環って呼んだりするの。 nが合成数のとき、つまり1でない整数m.lでn=mlと表せるとき、mとlは零因子になるわ。 一般にnと互いに素ではない要素は零因子になるわ。 それは容易に理解できると思う。 で、nが素数pのときは、もう想像ついていると思うけど、Z/pZは整域になるわ。 そして有限整域だから必ず体になるわ。 有限整域が体になる証明はさほど難しくないの。 0でない要素aを1つ選んで、要素全体をa倍する写像を考えると、必ず単射になるの。 なぜならax=ayとするとa(x-y)=0でaは0ではなくて整域だからx-y=0つまりx=yでなくてはならないから。 そして個数の等しい有限集合間の単射だから必ず全単射になるの。 全単射ってことは1に行くものが必ず存在するから、それがaの逆元になるわ。 0でない全ての要素に対してこれが成り立つから0でない全ての要素が逆元を持つ、つまり体ってこと。 とりあえず一旦切るわね。 とりあえず続きいくわね。 そういうわけでZ/pZは体なんだけど、これを体として扱うときには特にF_pなんて表したりするわ。 Fはもちろfieldの頭文字よ。 それであなたの疑問 なんでc^k≢1だからって 1^k+2^k+…+(p-1)^k≡c^k(1^k+2^k+…+(p-1)^k) から 1^k+2^k+…+(p-1)^k≡0 が結論できるのか についてははじめの式から (c^k−1)(1^k+2^k+…+(p-1)^k)≡0 が出るでしょ。それで整域でc^k−1≢0だから、 1^k+2^k+…+(p-1)^k≡0 が結論できるのよ。 あなたのmod9のれば、では2^2−1=3が零因子だったから事情が違ったのね。 Z/pZの乗法群が巡回群であることは前にも書いた通り 「体の有限部分群は巡回群である」って定理から導かれるんだけど、 この定理も、あなたくらい群論の知識があればわかるのではないかしら。 体の有限部分群の位数をnとし、その元の最大位数をNとすると、 あなたご存知の通りNはnの約数で、つまりN≦n 一方でこの有限部分群の全ての元の位数はNの約数よね。 だからこの有限部分群の元は全て方程式x^N=1の解。 だけどN次方程式の解はN個以下。 (これは一般の体係数の方程式に対して成り立つわ。因数分解をかんがえればわかるわ) つまりn≦N N≦nかつn≦Nだからn=Nつまり巡回群ってこと。 Z/nZのnが合成数のときは、これの逆元をもつ元全体のなす群、 つまり既約剰余類群が巡回群とは限らないのはあなたがWikipediaで見た通りよ。 この場合の既約剰余類群の群構造については、ちょっとググるといろんな説明が出てくると思うわ。 あたしそこら辺詳しく覚えてないからちょっと自分で調べてみてね。 それであなたの疑問 この群の演算は掛け算なのに、全部足し算するとどうなるの?ていう問題なのが謎よね?? ってのはそこから先の話になると、多分思うの。 とりあえず既約剰余類群が巡回群でない場合、各元の最大位数(またはその倍数)ベキを考えると そのベキの総和は既約剰余類群の位数になることはわかるから、総和が0でない場合が複数あることはわかるわよね。 一方ベキが1とか、各元の最大位数−1とかの場合は、総和が0になることもわかるわ。 その他の場合、なんとなく0になることが多いような気はするわ。 でもそこから先、どんなときに0になってどんなときに0にならないかの完成な分類みたいのはあたしも今のところわからないわ。 訂正 あなたのmod9のれば、では ↓ あなたのmod9の例では 一方ベキが1とか、各元の最大位数−1とかの場合は ↓ 一方ベキが1とか、各元の最大位数の倍数±1とかの場合は mod 9 2¹≡2 2²≡4 2³≡8 2⁴≡7 2⁵≡5 2⁶≡1 1²+2²+4²+5²+7²+8² ≡2²+2⁴+2⁶+2⁸+2¹⁰+2¹² =2²((2²)⁶-1)/(2²-1) >>287 ものすごく親切な説明、心から感謝するわ! >一方でこの有限部分群の全ての元の位数はNの約数よね。 ここの部分がよくわからなかったけど、ググって一応自己解決したわ。これは可換群について言えることなのね? > (これは一般の体係数の方程式に対して成り立つわ。因数分解をかんがえればわかるわ) その体係数の一次式の積にまで因数分解できなかったらどうするのかよくわかんないけど、なんとなくイメージは伝わったわ。 ものぐささんは代数専門だったのかしら?本当に説明が上手ね! アタシも代数ちゃんと勉強してみたくなったわ。 それにしても★の事実って、小学生でも意味は理解できることじゃない? でも証明するには難しい代数の理論が必要なのかしらね? とりあえず>>281 の説明とものぐささんの説明から、素数pについては 1 ≤ k ≤ p−2 なら Z/pZ の要素をk乗して足すと0になることがわかったわ。 あと>>279 に書いたけど、どのnに対しても Z/nZ の要素を奇数乗して足すと0になるわね。 で、アタシ実際 4 ≤ n ≤ 16で素数以外のものを調べてみたんだけど、 1≤ k < (元の位数の最大値)であるすべてのkに対して、k乗の総和が0になるのは n = 4, 6, 8, 10, 12, 14 1≤ k < (元の位数の最大値)で、k乗の総和が0にならないkが存在するのは n = 9 (k = 2, 4の時), 15 (k = 2の時), 16 (k = 2の時) てなったわ。 このうち n = 8, 12, 15, 16 の時以外は、Z/nZは巡回群よ。 >>290 とりあえずこのスレでは今のところ群も環も体も可換なものという前提でしか話してないわ。 体係数のN次方程式については、その方程式が一次式の積に完全に分解できれぱ解の個数は重複を込めてN個、 完全に分解出来なければ解の個数はN個未満になるわよね。 だからどちらにしても解の個数nはN以下になるから n≦Nが言えるわ。 このことは「体上の一変数多項式環が一意分解整域である」という性質から保証されるんだけど、 この性質の証明はユークリッドの互除法やら面倒なので省略させてね。 ちなみに一意分解整域ってのは、いわゆる整数が素因数分解の一意性が成り立つ、みたいなことよ。 因数分解が何通りものやり方でできたりはしない、ってこと。 一意分解でない環も珍しくないのよ。 たとえば整数a,bでa+b√(−5)と表せる数全体からなる環において6を素因数分解しようとしたら、 6=2*3とも素因数分解できるし、 6=(1+√(−5))(1−√(−5))とも因数分解できるわ。 ★の事実の意味を小学生でも理解できるかどうかは、 modの考え方を小学生でもすんなり使えるかどうかじゃないかしら。 証明はあたしの知ってる限り群論の知識やら体上の多項式についての知識が必要だから小学生では難しいのではないかしら。 あたしは代数専門かって?まあ、そんなようなものかしら。 本当のバリバリ専門家から見たら怒られちゃいそうだけど。 後半にあなたが書いてるZ/nZって、Z/nZの既約剰余類群のことではないかしら? Z/nZって書くと{0, 1, …, n−1}のことを表すわよ。 これは群として見るなら位数nの加法群で巡回群という見方になるわ。 というかむしろ位数nの巡回群のことをZ/nZで表すことが多いわ。 このうちnと互いに素なものだけを集めた乗法群、既約剰余類群のことを表す場合、 普通は(Z/nZ)^×のように、要は右上に×をつけて表すことが多いと思うわ。 だから例えば★の事実は記号で書けば (Z/pZ)^×とZ/(p−1)Zが同型 ってことになるわ。(同型を表す記号があたしのスマホの記号リストになかったわ、残念!) あなた、群論はどの程度やったのかしら? 剰余類群(商群)とか準同型定理とかくらいまでやったのかしら? あたしは初めて準同型定理を理解したときは感動したものだわ。 代数のどういう分野に興味があるとしても、群論は準同型定理周辺の知識までははベースになるから、 まだやってなくて、今後代数を今以上に勉強したいならそこら辺はやるといいと思うわ。 ところであなたいろいろ具体例を実験して調べてるようだけど、 数学でそういう作業ものすご〜く大事! あたしはものぐさだから最近もうめったにやらなくなっちゃったけど、 そういう作業することによって、机上の空論みたいに思えるような理論が、 具体的に実感としてリアルに理解できるようになったりするし、 実験を繰り返してるうちに、ふと何らかの法則性に気がついて そこから新しい理論を見つけたりすることもあり得るからね。 てゆーかあたしものぐさだから数学がそこまでできないのよね、きっと。 もっと細かい具体例をいろいろいじってみるだけの根気があればもう少し数学できるようになってたかも知れないわ。 もう一度言うわ。ものすご〜く大事! >>291 ごめんなさい、おっしゃる通り、アタシ(Z/nZ)^×のつもりでZ/nZて書いてたわ。最初にアタシがZ_nって表記してたやつの話してたの。 そして補足説明ありがとう。持ってる本に「体K上の整式f(x)は一意的に素元分解される」ていう定理がのってて、ユークリッドの互除法を使った説明があったわ。 そして勘違いしてたのに気づいたわ。 例えば (Z/7Z)^× = {1, 2, 3, 4, 5, 6} は、体 F_7 = Z/7Z = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6} の有限部分群てことよね。 そして(Z/7Z)^× の要素が全てF_7上の方程式 x^6−1= 0 の解となるのよね。 でも x^6−1 = (x+1)(x−1)(x^4+x^2+1) 以上に分解できないじゃない!って思っちゃったんだけど、 体が F_7 だから (x^4+x^2+1) = (x−2)(x−3)(x−4)(x−5) になるのね。 ふつうに展開すると (x−2)(x−3)(x−4)(x−5) = x^4 − 14x^3 + 71x^2 − 154x + 120 だけど、mod 7 だから 14≡0, 71≡1, 154≡0, 120≡1 なのね。 そして x+1 = x−6 だから、ちゃんと x^6−1 = (x−1)(x−2)(x−3)(x−4)(x−5)(x−6) となるのね。面白いわ! 小学生にはmodとか言わなくて単に「7で割ると1余らない」とか言えば★の内容は伝わると思うのよね。 商群とか準同型定理は知ってるわ。アタシも初めて知った時は感動や興奮した記憶があるわ。
最近はババァになったからか、ちょっとしたことでは感動や興奮しなくなってさみしいわw でも準同型写像の核である正規部分群が、抽象的でイメージしにくくて困ってるの。 可換群の場合は、部分群はすべて正規だからわかりやすくていいんだけど。 おっしゃる通り、群論てとても抽象的でアタシには具体例を見ないと理解するのなかなか難しいのよね。 具体例でも対称群とかは要素ひとつひとつが複雑でわかりにくいし、やっぱりイメージしにくいわ。 でも(Z/nZ)^×を調べるのは、小学生レベルの計算で簡単だったしわかりやすかったの。 表にしていくと、不思議なパターンみたいなのが見えるし、最後には1が並んで、魔法を見てるみたいで面白いの。 ちなみにだけど、この問題って、足し算が絡んでるから、群の構造だけでは分からないことなのね。 だって (Z/9Z)^× ≅ (Z/14Z)^× なんだもの。 あたしパソコンだから ≅ 余裕よ!ていうかスマホで打てるのすごいわ。 書くのものすごく時間かかってるでしょ。どうもありがとう。 ★がもっと簡単な方法で示せるといいんだけどね 高校生がわかるくらいのレベルで 巡回群の生成元を使うならわざわざこんな方法とらなくていいわよね >>293 >巡回群の生成元を使うならわざわざこんな方法とらなくていいわよね ここよく分からないから、もう少し詳しく説明していただけるとうれしいわ。 ここ、見るのは簡単なんだけど、書き込むのはちょっと時間かかるからなかなか書き込めないのよね。 ご無沙汰しちゃってごめんなさいね。 >>292 とてもよくわかって、面白いと思ってくれて嬉しいわ。 準同型定理で感動、興奮できるタイプの人だったら、ガロア理論が理解出来たときはさらなる感動、興奮があるわよ。 ちょっと頑張ってみたらいかが? 正規部分群とそうでない部分群、たしかに分かりにくい所よね。 やっぱり具体例をいじってみるのが一番分かりやすいと思うわ。 そうは言っても非可換群いじらないと意味ないし、でも位数の小さい群は大抵可換群だし。 だから非可換群で最も小さいS_3いじってみるのがいいと思うわ。 S_3には単位群と自分自身を除いて1つの正規部分群と3つの非正規部分群があるのは知ってるわよね? 非正規部分群のどれか1つ選んで、実際に右剰余類と左剰余類求めて見比べてみたらいかが? それからその1つの非正規部分群の共役部分群を求めてみたら、他の2つの非正規部分群が出てくることを観察できるはずよ。 だけど正規部分群でそれをやっても、右剰余類と左剰余類は同じだし、共役部分群は自分自身しかないし、 ってことがいじってみて実感できると、正規部分群や非正規部分群への抵抗感も少なくなるのではないかしら? あたしは個人的に、共役部分群に対して「兄弟」みたいなイメージを持っていて、 兄弟のいない一人っ子が正規部分群で、兄弟のいる部分群が非正規部分群って感じ? あなたけっこう具体例頑張るからS_3くらいなら簡単ではないかしら? もし余力があるならS_4とかでもいじってみると面白いかもしれないわ。 同型の記号が必要な時はコピーさせていただくわね。 ちょっとやってみようかしら。 ≅ あ、できたわ。ありがとう。 >>293 >>282 の最後でも言ったように、そういう簡単な方法があるなら知りたいものだわ。 あなたはその方法知ってるのかしら? 知ってるのなら教えてもらえないかしら。 思わせ振りな書き込みだけしかしないのなら、書き込みしないでほしいわ。 ごめんなさい、 余力があるならって言ってもS_4は位数がいきなり24にもなっちゃうから大変よね。 二面体群のD_4くらいだったら位数8だし、まだ楽ではないかしら。 それでもS_3≅D_3よりは一段階複雑になるから、余力があるときにはちょうどいいのではないかしら。 アタシは>>281 で言った通り簡単な良い方法は知らないんだけど… >>294 あら、もしかしてアタシが勘違いしてるのかも ★と巡回群の関係って、どういうことを想定されているのか教えていただけるかしら 巡回群だとなぜ★が言えるのか、簡潔にお願いします >>297 位数n(つまり元の数がn個)の群Gが巡回群であるというのは、ある g ∈ G があって G = {g, g^2, … g^n} と表せるという意味よ。 ここで g^n = e(単位元)、そして i ≠ j なら g^i ≠ g^j 、とくに 1 ≤ k < n なら g^k ≠ e よ。 だから、もし (Z/pZ)^× = {1, 2, …, p−1} が巡回群なら、この群の位数が p−1 で単位元が1だから、ある c ∈ (Z/pZ)^× があって、1 ≤ k < p−1 であるすべてのkに対して c^k ≠ 1 となることになるけど、これは c^k ≢ 1 (mod p) ということね。つまり★が成立するの。 ここで、gを位数nの群Gの元として一般論を述べるわ。鳩の巣原理を考えるとGの元は全部でn個なんだから、 g^1, g^2, … g^n, g^{n+1} の中のどれかふたつは必ず一致して、g^s = g^t(s < t)となるわ。 両辺にg^{−s}をかければ、g^{t−s} = eとなるわね。 このことから、1 ≤ r ≤ n で g^r = e となる r が存在することが分かるの。 そういうrで最小の数をgの位数というの。定義から、1≤ k < r ならg^k ≠ e ね。 そして、1≤ i < j ≤ r なら g^i ≠ g^j ね。なぜなら、もし g^i = g^j なら、g^{j−i} = e となってrの最小性に反するから。 本題に戻って、★が成立する、つまり1 ≤ k < p−1 であるすべてのkに対して c^k ≠ 1 となる c ∈ (Z/pZ)^× があるとするわ。 c^r = 1となるr ≤ p−1があるはずだけど、この場合 r = p−1 となるしかなくて、これがcの位数であることがわかるの。 これは(Z/pZ)^× が巡回群であるということに他ならないわ。 つまり★は「pが素数なら (Z/pZ)^× は巡回群である」と同値なの。 だから>>281 でアタシに出された課題って、これを証明しろってことだったのよ。 上にも書いた通り、アタシは★が成り立つことを知ってはいたけど、群論の入門書で証明が与えられないレベルの話だから、自分ではとても解決できないと思ったわ。 けれど、あなたがそういうことを知った上でわざといぢわるな課題を出してきているのか、それとも純粋に、★は正しそうだけど自分では証明できないからアタシに頑張って、と言っているのか、どっちなのか分からなかったわ。 でも>>281 は「★の事実」って書いているから、いかにも証明を知っているように見えたから、ものぐささんは前者だと思ったんでしょうね。 ありがとうございました とてもよく分かりました アタシが>>293 で言いたかったことは、 (Z/pZ)^× = {1, 2, …, p-1} = {g, g^2, … g^(p-1)} と表せる ということから ある c ∈ (Z/pZ)^× があって、1 ≤ k < p-1 であるすべてのkに対して c^k ≠ 1 となることになる ということを示すのは、順番的にはやや疑問があって、むしろそうするくらいなら最初から {1, 2, …, p-1} = {g, g^2, … g^(p-1)} なのだから 1^k+2^k+…+(p-1)^k ≡g^k+g^(2k)+…+g^((p-1)k) =g^k( (g^k)^(p-1) -1 )/(g^k-1) = g^k( (g^(p-1))^k -1 )/(g^k-1) ≡0 とできるから、cを出してくる必要性がないんじゃないか、ということなの だから、もっと別の方法でcの存在がわかればいいんだけどね…ってこと 巡回群ということを認めてしまうなら>>281 の方法は不要ということね >>299 >(Z/pZ)^× = {1, 2, …, p−1} = {g, g^2, … g^(p-1)} と表せる ということから これって、巡回群であることを前提にしているってことよね。 でもうさぎが説明してくれた通り、★と巡回群であることは同値なんだから、 巡回群であることを前提にしているってことは、★が証明済みだってことを前提にしていることになるわ。 目的は★の証明ではなかったかしら? それにcを出してくる必要性とか言っているけど、巡回群であることを前提にするなら、g=cでいいでしょ。 g=cの存在証明イコール★の証明は、あたしは以前に書いた「体の有限部分群は巡回群」を証明する方法しか知らないわ。 他にあるなら教えて欲しいわ。 あなたは「性格はよくないけど数学はよくできる人」ってイメージだったんだけど、 今回のあなたの話は★が証明済みだという前提なのか証明済みではないという前提なのか、 そもそもうさぎが説明した★と巡回群であることが同値だということをわかっているのか、 なんだかよくわからない話になっているわ。 数学科の院生によくいる「わかってないんだけどわかっている振りをするタイプ」なのかしら? それから、古いこと蒸し返すようだけど、>>281 で書いている >1^k+2^k+…+(p-1)^k≡c^k(1^k+2^k+…+(p-1)^k) だって、c倍写像が全単射だってことが暗黙の了解で使われているじゃない? でもこれ、あたしが以前書いた「有限整域は体」の証明で使った事実が根拠になっているんだから、 あんまり自明な事実として使っていいこととは思えないんだけど。 逆にこれが暗黙の了解で使えるレベルの人なら★だって自明なレベルの人ではないかしら? ★のcはkに応じて選んで "も" いい、ということよ >>298 あたしはね、彼が証明を知ってる上で課題を出したのか、知らないで出したのかはどうでもいいの。 「課題を出す」ことそのものが本来「先生」がやることでしょ。 あたしは「あんたがいつうさぎの先生になったのよ!?」って思ってムカついたの。 リアルで交流があって実際に先生なのかどうなのかあたしには知るよしもないけど 少なくともここでは誰かが誰かの先生なんてことはないはずだから、 素朴になにかがわからない人がいれば質問して、わかる人がいれば説明すればそれでいいと思うのよ。 説明もしないで偉そうにする人は、ここでは雰囲気を悪くする邪魔な人だと思ってしまうわ。 >>299 は珍しく真摯な書き込みだったから、偉そうなだけの人ではないのかしら、と思ったけど。 内容的にはなんだかおかしなこと言ってると思ったけど。 >>302 >1≦k≦p-2に対してc^kが1に合同でないような2≦c≦p-1が存在する ★ ★は1≦k≦p-2に対してって言ってるんだから、kに応じて、というのはおかしいわよ。 なんだか今日書き込みをしている人からは、偉そうな感じがしないわ。 もしかしてうさぎに課題を出した偉そうな人とは別人なのかしら? だとしたら>>301 はちょっと言い過ぎたかしら? かなり行き違いがあって申し訳ないから もう一度最初から書くわ mod 7で 1^3+2^3+3^3+4^3+5^3+6^3≡0 であることを証明したい。 ここで、なんとなく感覚的に、 1^3,2^3,3^3,4^3,5^3,6^3の全てが1に合同であるということが起きる可能性は低いだろう という気がする。実際、 6^3≡(-1)^3=-1≡6 である。また、集合として {1,2,3,4,5,6}≡{6*1,6*2,6*3,6*4,6*5,6*6} であるから、 1^3+2^3+3^3+4^3+5^3+6^3≡6^3 (1^3+2^3+3^3+4^3+5^3+6^3) ∴ 1^3+2^3+3^3+4^3+5^3+6^3≡0 次に、mod 7で 1^4+2^4+3^4+4^4+5^4+6^4≡0 であることも証明したい。 ここで、なんとなく感覚的に、 1^4,2^4,3^4,4^4,5^4,6^4の全てが1に合同であるということが起きる可能性は低いだろう という気がする。実際、 2^4≡16≡2 である。また、集合として {1,2,3,4,5,6}≡{2*1,2*2,2*3,2*4,2*5,2*6} であるから、 1^4+2^4+3^4+4^4+5^4+6^4≡2^4 (1^4+2^4+3^4+4^4+5^4+6^4) ∴ 1^4+2^4+3^4+4^4+5^4+6^4≡0 ここで注意しておくべきは、 3乗のときは6を選び、 4乗のときは2を選んだ ように、べきによって選ぶ値が異なってもよい、ということ。 つまり、わざわざ巡回群の生成元を選ばなくても、命題の証明が可能である、ということ。 そこでやはり問題となるのが、 「1^3,2^3,3^3,4^3,5^3,6^3の全てが1に合同であるということが起きる可能性は低いだろうという気がする。実際、6^3≡(-1)^3=-1≡6である。」 「1^4,2^4,3^4,4^4,5^4,6^4の全てが1に合同であるということが起きる可能性は低いだろうという気がする。実際、2^4≡16≡2である。」 この感覚。 これをもう少し一般的に、しかし、高校生レベルくらいで証明できたらいいんだけどね…というのがアタシの質問。 1≦k≦p-2(の各々)に対して、あるc[k](2≦c[k]≦p-1)が存在して、c[k]^kが1に合同でない ★ という命題において、上の例だと p=7で、 c[3]=6 c[4]=2 というものが選べるということです。 >>ものぐさ ひゃだ!学部生ならともかく、数学科の院生に「わかってないんだけどわかっている振りをする」子がよくいるの!? 数学って、わかってるフリしてごまかす意味がない学問ナンバーワンだと思うけどw (でも学生もいろいろ大変で周りから評価されるストレスとかあるだろうから、その気持ちも少し分かるかも) 確かに>>299 の書き込みはワケわかんないわw ものぐささんの言いたいことはよくわかるけど、せっかく「数学好きのゲイ」ていうマイノリティが集まってるスレだから、私はなるべくダメ出しとかは避けて仲良くお話ししたいと思ってるの。 あんまり厳しくして、気軽に書き込めない雰囲気にはなって欲しくないの。 「うさぎへの課題」ってのも、いぢわる課題のつもりでないなら、「うさぎなら解決してくれそう」て期待で書いた、てポジティヴにとらえたから大丈夫よ。 225とか243みたいなのは数学的内容が全く無い単なる中傷だからほんと嫌だけど、281は数学的内容があるから、ちゃんとスレに貢献してくれていると思ったわ。 >>306 なるほど、アタシは★を (1) ∃c ∈ {2, …, p-1} ∀k ∈ {1, …, p-2} c^k ≢ 1 と理解していたけど あなたは (2) ∀k ∈ {1, …, p-2} ∃c ∈ {2, …, p-1} c^k ≢ 1 のつもりだったのね? (1)が正しければ自動的に(2)も正しいけど、逆はそうでないから、(2)の方が論理的に弱い命題のはずね。 (2)を示せれば十分だから、(1)と同値である「 (Z/pZ)^× は巡回群である」までは言う必要がないってことね? 調べたんだけど、与えられた正の整数nに対して、すべての a ∈ (Z/nZ)^× について a^m ≡ 1 (mod n) となる最小の正の整数mを返す関数をカーマイケル関数λって言うのね。 例えばλ(7) = φ(7) = 6 となるわ。(φはオイラー関数ね。) これを使うと、(2)を示すことは「pが素数ならλ(p) = p-1」を示すことと同値になるわね。 >>306 よくわかったわ。 いろいろ言いたいことあるけど、ある程度キチンとしたこと書かなきゃと思うから、 ちょっとまとまった時間がとれてから返事するわね。 >>307 「わかってないんだけどわかっている振りをする」ってのは、 「アタシはわかっているのよマウント」をとりたがる、プライドの高い人が多いって感じ? あたしの個人的印象に過ぎないんだけどね。 例えば何かの勉強やってて前提となる性質が知らなかった性質だったとしても、 その性質が「よく知られている」とか言われると「当たり前じゃない、そんなの常識よ」みたいな反応するのよ。 それで、向上心のある人なら、その後になってから必死で証明確認したりするんだけど、 そうでない人はそのまま流しちゃったりするの。 あたしは素直に「へーそんな性質あるんだ、知らなかったわー」って言っちゃうんだけど、 そんな人はごく少数派だったわ。 まあ、そのマウントとりたがる強気な性格と、それを後になってからでもフォローしようとする必死の努力が、 その人を一人前の数学者に育てるのかも知れないけどね。 あたしは強気な性格もなく、ものぐさだから努力も大してしなかったから、大して数学できるようにならなかったのよ、きっと。 それからね、あたしは厳しくしようなんて思ってる訳ではないのよ。 あなたは多少失礼な言い方されても、良い方向に解釈することができる素晴らしい性格だけど、 そうでない人もいっぱいいると思うのよ。 だから他人から見て不愉快に感じるような書き込みされると、それのせいでここに来なくなる人も結構いるのではないかしら。 だから他人から見て不愉快な書き込み、それだけだと漠然としてるから、 具体的に言えば上から目線の物言いや他人への罵倒のような書き込みはやめて欲しいって思うの。 数学的内容のある書き込みは歓迎なんだけど、それと不愉快表現が同居する書き込みは、判断が難しいわね。 バランスかしら。 多少不愉快表現があっても数学的内容がそれに勝るなら許容すべきだろうし、 大した内容ではないのにあまりに不愉快表現が過ぎると、そういう書き込みはしてほしくないし。 まあ別にあたしが基準を決める権限を持ってる訳ではないから、 あたしは個人的に思った基準を書き込んでるにすぎないわ。 でもそれが誰かにとって参考になったりなるほどって思ってくれる人がいれば嬉しく思うだけよ。 カーマイケル関数なんてあたし初めて聞いたわ。 あなたよく調べるわねえ。凄いわねえ。尊敬するわ。 あたしも時間がとれたらカーマイケル関数ってググってみるわ。 ってか、単純に考えてカーマイケル関数って、 nの素因数のうち最小のものマイナス1 かしら? 単なる直感だから自信ないけど何となくそんな気がしたの。 あってるかしら? >>309 は全然違ってたわ。忘れて! カーマイケル関数について誤解していた上に、 基本的な知識(既約剰余類群についての知識)も間違っていたようだわ。 もう一回復習し直しだわ。 やっぱりある程度まとまった時間が必要だわ。 >>306 まずあなたがやってることを一般のpで書き直してみるわね。 mod pで 1^k+2^k+・・・+(p−1)^k≡0 であることを証明したい。 ここで、なんとなく感覚的に、 1^k,2^k,・・・,(p−1)^3の全てが1に合同であるということが起きる可能性は低いだろう という気がする。 ここでc^kが1と合同でないようなcを選ぶ。 また、集合として {1,2,・・・,p−1}≡{c*1,c*2,・・・,c*(p−1)} であるから、 1^k+2^k+・・・+(p−1)^k≡c^k(1^k+2^k+・・・+(p−1)^k) ∴ 1^k+2^k+・・・+(p−1)^k≡0 ってことよね。 ここでこの論法にいくつか疑問があるの。 まず1つ目 c^kが1と合同でないようなcを選んだからといって、 なぜ{1,2,・・・,p−1}≡{c*1,c*2,・・・,c*(p−1)}が言えるのかしら? 具体的にp=7でk=3,4の場合で計算してみたのかしら? だとしたら一般化はできないわよね。 勿論一般に有限整域だからc倍写像は全単射ってのは成り立つわよ。 でもそれはあなたが前提としている高校生レベルの範囲外になるのではないかしら。 長くなるから一旦切るわね。 つぎに2つ目 >>282 でも書いたことだけど 1^k+2^k+・・・+(p−1)^k≡c^k(1^k+2^k+・・・+(p−1)^k)だからと言って、なぜ 1^k+2^k+・・・+(p−1)^k≡0が言えるのかしら? 勿論>>287 に書いた通り、整域であることを前提にするなら、言えるわよ。 でも整域なんて概念もあなたが前提としている高校生レベルの範囲外よね。 またもう一度切るわね。 それで、肝心のあなたの疑問 あなたの感じた感覚を一般化した命題 1≦k≦p-2(の各々)に対して、あるc[k](2≦c[k]≦p-1)が存在して、c[k]^kが1に合同でない ★ が高校生レベルくらいで証明できないかという話だけど、 これってやっぱりあたしには乗法群の群構造の話にしか思えないのよね。 群構造の話になると高校生レベルの範囲外になってしまうので、 あたしとしては高校生レベルくらいで証明するのは無理ではないかなあ、と思ってしまうの。 勿論あたし以外の人が群構造の話だと思わない可能性もあるから、不可能だとは断言できないんだけどね。 もしできるようならあたしも知りたいわ。 それでね、逆に>>311 に書いた疑問、 これが全単射だってことがわかるレベル、 つまり有限整域ならc倍写像は全単射ってことがわかるレベルなら、 群論の基礎、環論体論の基礎はわかっているはずだから、 以前あたしが書いた証明で★どころか巡回群だということまでわかるはずなの。 だから、巡回群だということまでわかるレベルの議論をしているのに、 ★の証明に関してだけ高校生レベルくらいの範囲でっていうのを求めることが、 ちょっと意味わからないのよね。 あなたが本当は高校生レベルくらいの範囲しか知らないのに、 >>311 の疑問(や>>312 の疑問)を何かの勘違いで高校生レベルくらいで成り立つと言えたような気になっているのか、 それともあなたが巡回群であることのあたしが書いた証明を理解するレベルなのに、 あえて★だけはなぜか高校生レベルくらいの証明が知りたいのか、 それともあたしが勘違いしていて、>>311 の疑問が本当に高校生レベルくらいで説明できるのか。 あたしもわからないことだらけだわ。 >>308 >その性質が「よく知られている」とか言われると「当たり前じゃない、そんなの常識よ」みたいな反応するのよ。 これ、登場人物はほぼ全員ノンケ男子なんだろうけど、なんか釜ぽくてウケるわw それと正規部分群についての解説ありがとう! 兄弟がいる子が非正規部分群で、ひとりっ子が正規部分群、てとてもイメージしやすいわ。(ひとりっ子の方が大事ってことね?w) 置換の積だとか逆元だとか考えるの頭パンクしそう!って思って避けてたけど、時間を見つけてS_3を頑張っていじってみるわ。 やっぱり自分で手を動かさないと理解できないと思うから。 位数の小さい非可換群をWikipediaで調べてみたら、他にも四元数群Q_8とか交代群A_4とかがあるわね。 よく知らないけど、A_5が単純群だけどA_4はそうじゃないのが、4次方程式は解けるけど5次方程式が解けない原因なのよね? 死ぬまでにガロア理論も知りたいと思ってるから、そのためにもA_4もいじらないといけなそうね。 それにしても、なんでムーアって人はKörperをbodyと訳さなかったのかしらね? fieldて「畑」よ!? もしbodyになってたら、elements of the body とか automorphism of the body とか、そこはかとなくえっちな言葉が使われてたのかしらって思うと胸熱ね。 日本語も発音すると「たい」だから別にえっちじゃないけど、ドイツ語の代数の本はドイツ人にとってえっちな響きなのかしら? ところで、ニコニコ動画で関連する解説動画シリーズ見つけたの。そこで素数を法とする原始根の存在が証明されてたの。 www.nicovideo.jp/watch/sm24708354 www.nicovideo.jp/watch/sm24802965 群とかの専門用語は使ってないから、中高生でも理解できるはずなのかしら? でもアタシには結構ワケわからなかったからw、自分なりにまとめてみたわ。 以下、正の整数nに対して、D(n) でnの約数の集合を表すことにするわね。 補題 任意の正の整数nについて、n = ∑_{d ∈ D(n)}φ(d) が成り立つ。 証明 各 d ∈ D(n) に対して C(d) = { x ∈ {1, …, n} | gcd(x, n) = n/d } とおくと、{ C(d) | d ∈ D(n) } は {1, …, n} の分割を与えるから n = |{1, …, n}| = ∑_{d ∈ D(n)} |C(d)| となるわ。 C(d) の各要素を n/d で割って得られる集合 { x/(n/d) | x ∈ C(d) } を考えると、これはちょうどd以下でdと互いに素な正の整数の集合になるから、このことから |C(d)| = φ(d) がわかるわ。QED. 以下、X(d)で (Z/pZ)^× の要素の中で位数が d のものの集合を表すことにするわね。 ラグランジュの定理から、d が p−1 の約数の場合だけ考慮すればいいの。 定理 pを素数、dを p−1 の約数とすると、 |X(d)| = φ(d) となる。(したがってpの原始根が φ(p−1) 個存在する。 ) 証明 X(d) ≠ ∅ 、つまりある a ∈ X(d) が存在するとするわ。 1 ≤ k ≤ d のどのkについても、(a^k)^d = 1 なのは明らかね。(aの位数はdだから、1 ≤ i < j ≤ d なら a^i ≠ a^j ね。) ものぐささんが解説してくれたように x^d = 1 の解は高々d個だから、このことから X(d) ⊆ { x ∈ (Z/pZ)^× | x^d = 1 } = { a, a^2, …, a^d } がわかるわ。 a^k の位数を r とすると r = lcm(k, d)/k = d/gcd(k, d) だから、r = d となるのはちょうど gcd(k, d) = 1 の時ね。 だから |X(d)| は、d以下でdと互いに素であるようなkの個数、つまりφ(d) になるの。 ここまでをまとめると、各 d ∈ D(p−1) について、X(d) = ∅ か |X(d)| = φ(d) ってことよ。 さて、{ X(d) | d ∈ D(p−1) } は (Z/pZ)^× の分割を与えるから、 p−1 = |(Z/pZ)^×| = ∑_{d ∈ D(p−1)} |X(d)| となるけど、|X(d)| は 0 か φ(d) だから、補題と比べると、各 d ∈ D(p−1) について |X(d)| = φ(d) が成り立つことがわかるの。QED. 調べたら、ガウスが1801年に出版した Disquisitiones Arithmeticae という本(日本語書名「ガウス整数論」)で、素数を法とする原始根が存在することを最初に証明したらしいわ。 (上の動画の証明がそれを踏襲したものなのかはわからないけど。) これはもちろんガロワがgroupeとか言い出すより30年程前よね。 群論が理解されて世間に広まったのはガロワが死んでだいぶ経ってからだったらしいから、ふつうに考えてガウスはそんなもの知らないで死んだ可能性が高いんじゃないかしら? デーデキントKörperて言い出したのが1871年なわけだしね。 というわけで、★の証明自体は群だとかの概念を表に出さなくてもできるってことね。 アタシこういう歴史にもけっこう興味あるの。数学史ってワケわかんない超サイヤ人みたいなのがいっぱい出てきて面白いわ。 存在を示すだけでいいのに、いきなり個数までわかるのね 面白いわね ごめんなさいね。 最近忙しくてちゃんとした書き込みできないの。 このスレ落ちたらもったいないし、 もっと多くの人が参加しやすい大学入試レベルの話を誰か振ってくれないかしら。 最近の話はちょっと多くの人が参加するには難しかったと思うので。 >>うさぎ そういう論法見覚えあるわ。 時間ができたらちゃんと見直して、それからちゃんと書き込みしたいわ。 動画もちらっと見た感じなかなかしっかりとした内容っぽいから、 時間ができたらちゃんと見てみたいわ。 それから四元数群は非可換だけど部分群は正規なのしかなかったと思うから、 頑張っていじくり回しても、得られるものはあまり多くないと思うわ。 だからS_3の次はやっぱりD_4がいいんじゃないかしら。 A_4でもいいけど位数が二桁になるから大変ではないかしら? それとも置換で表せる方が扱いやすいかしら? とりあえず、「どんな有限群も、あるnに対してS_nの部分群である」って定理が確かあったはずだし、 置換群に慣れることはいいことだとは思うわ。 ・・・なんて書いてたら、四元数群やD_4とかがどんな対称群のどんな部分群なのか、 なんて興味だけは湧いてくるんだけど、考える時間がないわ〜 ググればすぐわかるかしら? 余裕があったら考えてみてね。←無責任 >>319 非可換だけど部分群は正規なのしかないのなんてあるのね!面白いわ。 調べたらそういう群はHamiltonian群っていって、Q_8がその一番小さい例なのね。 有限群ってほんとにいろいろな子がいるのね。なんか有限群の研究って博物学っぽい気がするわ。 アタシいきもの図鑑とかいろいろな図鑑をぱらぱら眺めるの好きなんだけど 誰かがきれいなイラストつきで有限群の図鑑を作ってくれたら買うわw >「どんな有限群も、あるnに対してS_nの部分群である」って定理 ケイリーの定理ね。準同型定理と正規部分群のこともそうだけど、こういうのを、証明を読んで一応理論的に理解できることと、具体例を見て理解することってまた別よね! ところで、大学受験参考書でものぐさ姐さんが前にチャート式を挙げてたけど、アタシ高校生の頃はそんな本があるのも知らなかったのよね。 それでこの前本屋さんに行った時に見てみたんだけど、これすごいのね。 コラムとか発展的セクションが充実してて、学校の教科書に載ってないこともいろいろ載ってるのね。 このスレで話題に出たモンティ・ホール問題、整数の合同式(剰余類まで説明されてたわ!)、フェルマーの小定理とかも載ってたわ。 しかも新課程版の赤チャートは上で名前が出たイケメン加藤文元先生が著者に入っているのね。 こんなに分厚いと現役高校生にとって最適なのかは謎だけど、受験関係ないアタシはコラムとかを読むために買おうかしらと思ったわ。 個人的には、>>175 の京大の問題みたいに数学的に深くて追究しがいのある問題は好きだけど、 合同式って、チャート式には載ってても、学校の教科書には載ってないのよね? なのにそれを知らないと解けなさような問題が入試で出される社会って、いろいろ狂ってると思うわ。 大学入試レベルの問題投下するわよ。 Nを正の整数とする。 2N以下の正の整数m, nからなる組(m, n)で、 方程式 x^2−nx+m = 0 がN以上の実数解をもつようなものは何組あるか。 (東京工大) >>316 今やっとあなたの証明キチンと読んだわ。 いいんじゃないかしら。 ただし群論の知識を前提としているけど。 環論体論使わずに群論の基礎だけで証明されてるのは感心したわ。 あたしの証明は原始根の存在だけしか証明してないけど、 あなたのは原始根の個数まで示したわね。 素晴らしいわ。 まあ勿論群論的に位数nの巡回群の生成元の個数がφ(n)だってことはわりと基本的な性質ではあるけれど。 ニコニコ動画見るのはまだ先になりそうだわ。 あなた代数系の中でも数論、特に具体例たくさん見るのが好きなようだから、 「数論への出発」って本なんかあなた気に入るんじゃないかしら? でもガロア理論目指すなら方向性違うけど。 なかなか売ってないけどググれば出てくるわよ。 あーでも出版社は品切れしててアマゾンだと高くなってるわね〜 日本の古本屋ってサイトで旧版安くあるみたいだけど。 >>317 ガウスって群や環が考え出される前の人だったの? でもa+bi(a, bは整数、iは虚数単位)で表される数全部からなる環を ガウスの整数環って呼んだりするけど、どういうことなのかしらね? 体って言い出したのデデキントだったのね? デデキントったら実数の切断で有名なくせに、ちゃっかり代数でも業績残してるのね。 知らなかったわ〜 >>315 あたし、普段おちんちんスレやもっこりスレとかチェックしてるけど、 何となくこのスレでは下ネタはちょっと・・・ なんでかしらね。自分でもわからないけど。 groupとかringとかfieldはそれで慣れちゃったから疑問に感じたことなかったわ。 言われてみれば日本語やドイツ語と意味合い違うわね。 groupもringもfieldも、そのカテゴリーをどういう言葉で表すかってだけで、 あまり必然的のある言葉ではなかったんじゃないのかしらね。 fieldは野とか原とか一面の広がりとかいうニュアンスで、まあそう呼ぶのもわかる気もするけど。 日本語では体で慣れちゃったから体でいいけど。 逆にドイツ語だとなんでKörperなのかしらね? >>323 あら、本当よ いろんな大学の過去問からジャンルごとに問題を選んだ問題集に載ってたんだから ちゃんと(09 東京工大)って書いてあったんだから てかアナタ、簡単なら解いてみてよ! 簡単すぎるほど簡単なんでしょ? わかりやすく説明してね! >>324 >環論体論使わずに群論の基礎だけで証明されてるのは感心したわ。 ただ、x^d = 1 の解は高々d個っていうのは、ものぐささんが説明してくれたように 「Z/pZが体であって、体上の一変数多項式環が一意分解整域である」てことの帰結なのよね? だから結局のところ同じようなものかもしれないけど。 ものぐささんの話は、一般論を展開した後で、その系として(Z/pZ)^×が巡回群だってわかる、て流れだけど、 >>316 のは最初からZ/pZという特定の体に限定して話をしているって違いかしらね? いいかげんなことを書いてしまって申し訳ないから、Wikipediaでもうちょっと調べたことを備忘録を兼ねて書ていおくわ。 群論は、代数方程式論、数論、幾何学の3つの研究に起源を持つそうだわ。 代数方程式論についてはこんな感じ。 ・ラグランジュが1770年頃に方程式の根の置換の研究をする。 ・ガロワが1830年頃にgroupeという言葉をはじめて使う。 ・ケイリーが1854年に有限群の抽象的な定義をはじめて与える。 数論では、>>317 で言及した1800年頃のガウスの研究があるわ。 幾何学については、クラインが1872年に発表したエルランゲン・プログラムていうのと、1884年にリーが始めたリー群の研究があるらしいけど、アタシにはなんのことやらさっぱりだわw そして、3つの分野で発展していた概念が1880年頃から融合していったらしいわ。 というわけで、ガウスは群が考え出される前の人だったというか、むしろガウスとかの研究から群論が育っていったということじゃない? だからガウスが研究したものを今の人が見ると群だとか環だとかいうかもしれないけど、本人はまだそういう概念がなかった時代の人で、自分ではそう呼んでいなかったってことじゃないかしら。 ラグランジュの定理についても、ラグランジュが生きていた頃には群論はまだ存在していないからどういうことなのかしら、と思って調べてみたんだけど、ラグランジュが示したのは「n個の変数を持つ多項式にn!個の置換をほどこして得られるもののうち異なるものの個数は、n!を割り切る」というものだったらしいわ。 そして(Z/pZ)^×の場合のラグランジュの定理を証明したのが、他でもない、上で言及したガウスの研究だったそうよ。 その後1844年にコーシーが対称群に対してラグランジュの定理を証明して、1861年にジョルダンが置換群に対して証明したらしいわ。 体についてだけど、1871年にデーデキントが、加減乗除について閉じた実数や複素数の集合を指す際に「有機的に閉じたもの」という意味でKörperという言葉を最初に使ったらしいの。 ただ、抽象的な体の定義がはっきり登場するのは1893年のHeinrich Martin Weberという人の論文になるらしいわ。 てことは、体論が体系化されたのは20世紀ってことじゃないかしら。 環という言葉も1871年にデーデキントがはじめて使ったらしいわ。 要は ・群とか体とかの名称が登場する前からそういうものに関する研究はあった ・そのうち誰かがそういうものに名称を与える ・しばらくして、その名称の意味が改めて抽象的に定義されて、一般論ができる て流れなのね y=m と y=x(n-x) (軸はx=n/2≦N) がx≧Nに交点を持てばいいわけだから、 (m,n)の個数は Σ[n=N+1→2N] Σ[m=1→min{N(n-N),2N}] 1 = Σ[k=1→N] Σ[m=1→min{kN,2N}] 1 = Σ[m=1→N] 1 + Σ[k=2→N] Σ[m=1→2N] 1 = N + Σ[k=2→N] 2N = N + 2N(N-1) = 2N^2-N (Σの添字が無意味になるものは0とする) じゃあ、アタシが高校生の時作った問題を思い出したから、よかったら誰か解いて。 直角三角形があります。この内接円の半径をr、外接円の半径をRとするとき、点(r, R)が存在しうる領域を平面上に図示しなさい。 >>330 速いわね! 正解だけど、解き方を書いてよ。 >>171 >(あ)、(い)、(う)の3つのうち1つだけが当たりのくじがある。 >Aさんは(あ)を選んだが、その結果を見る前に >(う)がはずれであることが明かされた。 >この後Aさんは(い)に変えても、(あ)のままでも構わないと言われた。 >(い)に変えるのと、(あ)のままなのと、どちらが当たる確率が高いか。 (う)がはずれであると明かされたときに、 「明かしてくれた人が(う)を選択したのは、(う)を選択しやすかったから」 という考え方に頭を切り替えられるか、が条件付き確率のポイントよね (い)当たり (う)はずれ (い)はずれ (う)はずれ のどちらの方が(う)がはずれだと明かしやすいなというと、前者よね つまり、(う)がはずれだと明かされたということは、前者の可能性が高い証拠だと考えられるのよ したがって(あ)より(い)の方が当たりの確率が高くなるの サイコロを3つふって少なくともひとつの目が1だと判明したときにも 「1の目が出たということは、1の目が出やすい状況だったから」 と考えれば、全ての目が異なるということとの関係もすぐ分かるわね >>331 この問題って、内接円の半径がrの直角三角形の斜辺の最小値を求めよ、ってことよね 斜辺の長さを2R、残りの2辺の長さをa,bとすると a-r+b-r=2R ⇒ a+b=2(R+r) 三平方の定理より(2R)^2=a^2+b^2 という2つの関係式はすぐに分かる コーシー・シュワルツの不等式から 2(a^2+b^2)≧(a+b)^2 2(2R)^2≧(2(R+r))^2 √2 R≧R+r R≧r/(√2-1)=(√2+1)r 等号はa=bのとき(直角二等辺三角形のとき)成り立つ Rが最小値以上の全ての値を取ることは自明といってよかろうから >>330 となる >>333 見事ね。でも >内接円の半径がrの直角三角形の斜辺の最小値を求めよ、ってことよね の段階で直角二等辺三角形が浮かぶから、すぐに(√2+1)rは出たわ。 ただ答案として説明するには コーシーシュワルツの不等式なんて使わなきゃならないのかしら。 面倒ね。 >>333 あなたすごいわ。天才的な解き方ね。 アタシ、あなたの解法の最初の式がなんですぐ分かるのか分からなかったんだけど 内心から三角形の頂点に引いた線は、角を二等分するから、合同の三角形ができて a−r = R = b−r が分かるのね。 内心の性質、完全に忘れてたわ! コーシー・シュワルツの不等式って書いているけど、相加相乗平均の不等式の間違いかしら? a^2 + b^2 ≧ 2ab だから、両辺に a^2 + b^2 を加えると 2(a^2 + b^2) ≧ a^2 + 2ab + b^2 = (a+b)^2 となるってことね?よく思いついたわね。 この問題、いろいろな解き方がありそうだから、どんなふうに解いてもらえるかしらって思ってたんだけど、書き込んだ甲斐があったわ。 内心の性質の復習にもなったしw 相加相乗平均の不等式って中学で習った気がするけど、 だとしたらこの問題、中学レベルねw アタシがとりあえず考えてたのは、三角形の面積が ab/2 とも (a+b+2R)r/2 とも表せることから ab = (a+b+2R)r がわかって、ここに a+b = 2(R+r)(アタシは上の式の両辺に (a+b−2R) を掛けてから a^2+b^2 = (2R)^2 を使うことで出してたわw)を代入して ab = 4Rr+2r^2 が分かるから、a, b が x^2 − 2(R+r)x + (4Rr+2r^2) = 0 の解だと分かって、判別式/4 = (R+r)^2 − (4Rr+2r^2) ≧ 0、つまりR^2 − 2Rr − r^2 ≧ 0が分かるの。 (R/r)^2 − 2(R/r) − 1 ≧ 0 と書き換えれば、これから R/r ≧ 1+√2 が分かるわ。ダサい解き方よねw 他にもいろいろ解き方ありそうよね。 >>334 さんが言うように、図形的に考えればR/rが最小になるのは直角二等辺三角形の時なのは明らかっぽいから、その場合を直接計算すれば十分かしら。 Wikipediaを見たら、三角形の3つの角をA, B, Cとすると R = r/(cos A + cos B + cos C − 1) なんていう謎公式もあったわ。これを使っていいなら、直角じゃない1つの角をθとすれば、 R = r/(cos π/2 + cos θ + cos (π/2 −θ) − 1) = r/(cos θ + sin θ − 1) = r/(√2 sin (θ+π/4) − 1) てなるから、0 < θ < π/2 を考えると R/r ≧ 1/(√2−1) = 1+√2 が分かるわね。 内接円とか外接円のことをネットで調べてたら、京大の2017年の入試で似た問題があったわ。 △ABCは鋭角三角形であり、∠A = π/3 であるとする。また△ABCの外接円の半径は1であるとする。 (1) △ABCの内心をPとするとき、∠BPCを求めよ。 (2) △ABCの内接円の半径rのとりうる値の範囲を求めよ。 これだとかなり難しそうで、中学レベルでは解けなそうね。 >>175 の問題とこれしか見てないけど、京大の問題、アタシ好みのが多いのかも♡ >>336 (1)120°もとい2π/3 (2)0<r<1/2 じゃないの? 直感的に結構明らかっぽいから、π/3を60°って書いてくれれば 中学生でも、なんなら小学生でも出来そうじゃない? あたし何か勘違いしてるかしら? あたしの勘違いでなければ京大がこんな簡単な問題出したなんて衝撃だわ。 あ、鋭角かあ。 なら0<ではないやな。 中学生小学生では無理か? (2)は(√3−1)/2<r≦1/2 かしらね。 小学生は√でるから無理だけど 中学生ならできるのではないかしら? >>335 a-r = R = b-r にはならない >>341 あらやだ! 内心から斜辺に下ろした垂線の足で斜辺がふたつに分けられたうち、片方が a-r でもう片方が b-r で (a-r) + (b-r) = 斜辺の長さ = 2R が分かるのよね。a-r = b-r だったら a = b になっちゃうわよねw 恥ずかしい〜 けど間違いを指摘してくれてどうもありがと! >>343 とりあえず(1) 内心から各頂点を結ぶと、それぞれの角を二等分するんだったわよね。 ∠Aが60°なら∠B+∠Cは120°でしょ。 そしたら1/2∠B+1/2∠Cは60° ってことは、∠BPCは120°よ。 >>343 (2)だけど、正弦定理より半径1の円に長さ√3の弦をかいてその両端をB,Cとすれば、 長い方の弧BC上にAをとれば必ず∠Aは60°になるわ。 それでAを動かしていくと、AがBやCにごく近いときは細い鈍角三角形で内接円も小さいわよね。 BやCからはなれるにしたがって内接円も大きくなるわ。 そして正三角形の時に最大になり、この時r=1/2 鋭角三角形の条件があるなら、直角三角形に限りなく近づくときrも限りなく小さくなるわ。 直角三角形のときr=(√3−1)/2だから、>>339 の結果が得られるわ。 どうすればどうなるとか、どんなときにどうなるとかは、厳密にいえば本当にそうなるか確認が必要だろうけど、 直感的に当然でしょ、くらいにしか考えてないから確認はしてないわ。 ごめんなさいね。 正弦定理っつーか、円周角の定理で十分じゃない。 恥ずかしいこと書いたわ。 ねぇ あたし数学ができなかったことが凄くコンプレックスだったんだけど、大人になってからのやり直しって意味あるかしら? 数学ができる、バカじゃない、って自分に自信を持ちたいのよ >>347 数学できたってバカはいっぱいいるし、 数学できなくても頭のいい人はいっぱいいるわよ。 大人になってからでも、数学に興味持って楽しくやるならやるといいと思うけど、 興味ないのにコンプレックス克服だけのためなら、あんまり意味ないような気がするわ。 自信持つなら自分の得意分野で自信持つ方がいいのではないかしら。 できれば数学にも興味持ってほしいけどね。 >>345 説明ありがとう。 姐さんのヴィジュアル説明わかりやすいけど、厳密じゃない分、試験答案としてだと満点もらえないのかもしれないわね。 ふつうに考えると、(1)が(2)のヒントになっているはずじゃない? それで https://www.chart.co.jp/subject/sugaku/suken_tsushin/90/90-5.pdf の解説を読んで分かったんだけど、姐さんのやり方でAを動かすとき、∠BPCは常に120°だから、円周角の定理の逆で、内心PはBとCを通る円周上にあるのよ! 内心の半径はPから弦BCに下ろした垂線の長さだから、これが最大になるのは、Pが弦BCの二等分線の真上に来る時であることがすぐ分かるのよ。 >>329 の問題と違って直角三角形じゃないから、>>333 の姐さんみたいに相加相乗平均の不等式を上手く使えなさそうと思ったから、中学レベルじゃないかもって思ったんだけど、結局これも中学レベルだったのかもね! 高校的な解き方も考えてみたわ。 △ABCに正弦定理を使うと、BC = 2RsinA = 2sinπ/3 = √3ね。 そして△PBCに注目するの。 まずβ=∠PBC, γ=∠PCB とおくわ。(1)から∠BPC = 2π/3だから β+γ= π− 2π/3 = π/3 ね。 そしてPからBCに下ろした垂線の足をHとするわ。PH = 内心の半径 = r ね。 BH = PH/tanβ = r/tanβ、そして CH = PH/tanγ= r/tanγだから、 √3 = BC = BH + CH = r/tanβ + r/tanγ = r(1/tanβ + 1/tanγ) = r ∙ (tanβ+ tanγ)/(tanβtanγ) したがって r = √3 tanβtanγ/(tanβ+ tanγ) となるわね。 この分数の分母と分子にcosβcosγをかけると tanβtanγ/(tanβ+ tanγ) = sinβsinγ/(sinβcosγ+cosβsinγ) = sinβsinγ/sin(β+γ) = sinβsinγ/sin π/3 = 2sinβsinγ/√3 = (cos(β−γ)−cos(β+γ))/√3 = (cos(β−γ)−cosπ/3)/√3 = (cos(β−γ)−1/2)/√3 となるから、結局 r = cos(β−γ)−1/2 となるわ。 △ABCは鋭角三角形で∠A = π/3だから π/6 < ∠B, ∠C < π/2 ね。 βとγ はその半分だからπ/12 < β,γ < π/4 ね。 そして β+γ= π/3 だから −π/6 < β−γ< π/6 となって √3/2 < cos(β−γ) ≤ 1となるわ。 したがって、(√3−1)/2 < r ≤ 1/2 となるの。 アタシにとっては全然簡単じゃなかったわw ちなみに、京大は2006年にも 平面上の点Oを中心とし半径1の円周上に相違なる3点A, B, Cがある。△ABCの内接円の半径rは1/2以下であることを示せ。 て問題出してるのね。もしかしてこれ京大の定番問題なのかもね。京大受験生は要チェックよ! それにしても、ヒントも何もなくてこんなの時間内に解ける人いるのかしら? 自然数についての命題 素因数が2と3だけではないなら4ではない は、真か? どう思う? >>352 質問に答えてもらえるかしら… 教えてほしいの >>351 真 わからない原因は「素因数が2と3だけではないなら」の部分が日本語で書かれているから、指示内容が論理的に不明瞭で分かりにくい、ってことよね? でも日本語として素直に読めば、素因数が2と3だけではないってことは素因数として5以上のものがある、ってことだから、 4ではない、は当然真になるでしょ。 ということは、対偶も真よね? 対偶:4は素因数が2と3だけである これがいまいち真であると思えなくて、 どう読めば真だと実感できるか教えてほしいの >>355 そういうことだと思ったわ。 対偶とは、元の命題「仮定ならば結論」に対して 「結論の否定ならば仮定の否定」のことよね。 今の場合、元の命題が「素因数が2と3だけではないなら4ではない」だから、仮定が「素因数が2と3だけではない」で結論が「4ではない」よね。 結論の否定はもちろん「4である」だけど、仮定の否定って何かしら? 仮定は日本語を素直に読めば、「素因数が2と3と5以上の何か」って意味よね。ここでもちろん5以上の何かっていうのは複数ある可能性も含むわよ。 それの否定ってことは、それ以外のことを全て含むってことだから、「素因数がない(1のこと)又は2だけ又は3だけ又5以上の何かだけ又は2と3の二つ又は2と5以上の何か又は3と5以上の何か」ってことになるわよね。 だから対偶は「4であるならば素因数がない(1のこと)又は2だけ又は3だけ又は5以上の何かだけ又は2と3の二つ又は2と5以上の何か又は3と5以上の何か」ということになって、 事実4の素因数は2だけなんだから、この対偶命題は真ということになるわ。 命題の裏とか命題の対偶とか考える場合には、条件の否定がどういう内容になるのかをキチンと考える必要があるわ。 条件の否定っていうのは、その条件以外のあらゆるものを含む条件よ。 条件を集合で表すならば、条件の否定を表す集合は 元の条件を表す集合の補集合になるのよ。 漏れがあってはだめなのよ。 >>355 これは数学の問題というより、言語学の問題なの。 あなたは「素因数が2と3だけである」を「2と3は素因数である かつ 2と3以外は素因数でない」と、 そして「素因数が2と3だけでない」を「2と3は素因数である かつ 2と3以外にも素因数がある」と理解しているわよね。 けれど「2と3は素因数である かつ 2と3以外は素因数でない」の否定は、「2か3は素因数でない または 2と3以外にも素因数がある」となるはずよね? つまりあなたは「素因数が2と3だけでない」を「素因数が2と3だけである」の純粋な否定として理解していないの。 なぜかというと「2と3は素因数である」は「素因数が2と3だけである」という文の前提となる部分であって、この文が純粋に主張しているのは「2と3以外は素因数でない」の部分だけだからなの。 まとめると、 「素因数が2と3だけである」という文は、前提 =「2と3は素因数である」、主張 =「2と3以外の素数は因数でない」 「素因数が2と3だけでない」という文は、前提 =「2と3は素因数である」、主張 =「2と3以外にも素因数がある」 こういうふうに、文を否定しても否定されないで正しいものとして受け取られるものは言語学で「前提」と呼ばれるの。 文を否定したときに否定されるのは「主張」の部分だけになるの。 例えば「うさぎは惑星が8つあることを知っている」という文は「惑星が8つある」を前提にしているわ。 「うさぎは惑星が8つあることを知らない」と文を否定しても「惑星が8つある」は正しいものとして受け取られるわよね。 では、あなたの命題を前提を含まない言い方に直してみるわね。 「nが2と3以外の素因数を持つならば、n ≠ 4 」=「 {p | pはnの素因数} ⊈ {2, 3} ならば、n ≠ 4 」 対偶は 「n = 4 ならば、nは2と3以外の素数を因数に持たない」=「n = 4 ならば、 {p | pはnの素因数} ⊆ {2, 3} 」 となってこれは明らかに正しいわ。 お二人ともありがとうございます 理解はできました ただ、お二人はクールに解説してくれてるんだけど、 https://oshiete.goo.ne.jp/qa/12966663.html を見るとどうも現実的には違う側面もあって 4は素因数が2と3だけである というのを先に見せられると、かなり紛糾するみたいで、一体何が原因なのかしら? (ランキング入りしてるのを見つけたの) お二人ももしかすると 4は素因数が2と3だけである を先に見せられると偽だと主張されるのかしら? >>359 リンク先見たけど、つまりは最初に354で言った通り、 日本語で書かれているから、指示内容が論理的に不明瞭で分かりにくい、 ってことよね。 「2と3だけ」という日本語を普通の日本人がどういう意味に読むか、という話になるけど、 あたしの日本語感覚だと、「2はそう、3もそう、その他は違う」という意味に読めるのよ。 そういう意味で読めば、「4は素因数が2と3だけである」は偽になるわよ。 だけどこの命題を、うさぎさんが書いた「n = 4 ならば、 {p | pはnの素因数} ⊆ {2, 3} 」 という意味に読むのなら真になるわね。 あたしの日本語感覚ではとうていこういう意味には読めないけどね。 まあどっちにしても日本語の問題であって、数学の問題ではないわ。 だから数学においては、複数の解釈があり得る表現はタブーなのよ。 指示内容が論理的に明瞭な書き方をしないとダメなの。 だけど日本語は比較的指示内容が論理的に不明瞭なことが多い言語だから、 あまり数学には向かない言語なの。 だけどあたしたちは母国語が日本語だから、極力不明瞭にならないように、 場合によっては不自然な日本語になったとしても論理的明瞭さを優先する書き方をしたりするわ。 リンク先はこの日本語の不明瞭さを逆手にとって解答者さんたちを翻弄しているように見えるわ。 ちょっと不愉快な感じ。 つまり、先に 4は素因数が2と3だけである を見せられたら、喧しく偽であると主張するわけね? 「2はそう、3もそう、その他は違う」 っていうのは集合として {4の素因数}={2,3} と読むということよね 4は素因数が2と3だけである = 4の素因数は2と3である と読んで、ここの「は」は"ならば"ではなくて"="と読むということね うさぎの言うことを信じるのなんてバカとクズだけだよ これに バカはうさぎの言うことを信じる クズはうさぎの言うことを信じる といった意味は含まれていないと思う それは「バカ」「クズ」が特定の一人を指した言葉ではないから、 例としては不適だと思われる。 うさぎの言うことを信じるのなんてバカとクズだけだよ という文章には バカはうさぎの言うことを信じる クズはうさぎの言うことを信じる という意味は含まれていなくても、 バカのうち少なくとも一人ははうさぎの言うことを信じる クズのうち少なくとも一人はうさぎの言うことを信じる という意味に読む人が多いと思われる。 それにしても悪意が感じられる例文ね。 あなた周りから嫌われてるでしょ。 ウサギの言うことを信じるのなんてイヌ彦とネコ恵だけだろう ウサギの言うことなんてイヌ彦もネコ恵も信じるものか 両立しそうな気もするんだけどねえ… もう無意味な言葉遊びは終わりにして、 数学の話に戻しましょ >>359 アタシもリンク先を見たけど、おかしな質問者が執拗に煽っているだけで、別に紛糾していないと思うわ。 ほぼ全員が360さんと同様に「2と3が素因数であって、それ以外に素因数はない」と読んでいるわ。 360さんのおっしゃる通りで、これは純粋に日本語の問題なのよ。 そして数学的内容を表すのに日本語だと不明瞭になることが多いというのはアタシも同意するわ。 でもね、ここで起きている現象って、日本語に特有のことでは全然ないの。 一般に、文の意味には、主張に加えて、前提や含意というものがあると考えられているの。 前提の話は、バートランド・ラッセルが1905年に考察した (1) The king of France is bald.(フランス王はハゲている) (2) The king of France is not bald.(フランス王はハゲていない) という文に遡るの。現在フランスに王様はいないけど、これらの文は真と偽のどちらになるかしら? ラッセルは the を「ただひとつ存在する」という意味の量化を表すと考えて、(1)は偽、そして(2)はnotがbaldを否定するなら偽、notが文全体を否定するなら真、と分析したの。 けれど1950年になって、P. F. ストローソンが、フランスに王様がいない以上、これらの文は真とも偽とも言えず真理値を持たない、と言ったの。 ストローソンは「フランスに王様がいる」ことが、これらの文が真理値を持つための条件であって、この条件が満たされていない場合、文を使用することはそもそも適切でない、と考えたの。 こういった経緯で、文を使うことができて文が真理値を持てるための必要条件を「前提」と呼ぶようになったの。 文の前提が満たされた上で、文が真か偽を決める真理条件を文の「主張」というの。 一般に、文を否定すると主張は否定されるけど、前提は否定されないでそのまま残るの。 実際、(2)を聞いた人は、(1)を聞いた場合と同様に「フランスに王様がいる」という印象を持つわよね。 文を否定したのに、この部分が否定されないでそのままなのは、これが前提だからよ。 そして、自分が知らないことを前提とする文を聞いたときに、その前提を受け入れる現象を「前提の収容」というの。 フランスに王様がいるかどうか知らなくても、(1)や(2)の文を聞くと「フランスに王様いるのね」って思っちゃうわよね。 惑星が8つあることを知らなかった人が「うさぎは惑星が8つあることを知っている」という文を聞くと、「へー、惑星は8つあるのね」って思っちゃうわよね。 ストローソンに従えば、こういう場合、文の真理値はなくなっちゃうはずだけど、現実にはみんながいちいち前提をきっちり述べながら喋ったりしないから、前提の収容はしょっちゅう起こるわ。 前提の収容が起こると、前提が主張の一部であるかのように感じられてしまうから、前提を主張から区別するのは難しいことも多いの。 前提という概念がこうして取り出されたのは最近だけど、実はこの話は古代ギリシアのアリストテレスまで遡るのよ。 (3) 男はみんなクズよ。 (4) 男はみんな獣よ。 (5) クズな獣がいるわ。 (3)と(4)を前提とすると(5)が結論できると思う人がたぶん多いわよね。実際アリストテレスはそう考えたの。 ところが、これらを論理式にすると (3’) ∀x(Mx → Sx) (4’) ∀x(Mx → Bx) (5’) ∃x(Bx ⋀ Sx) となるけど、これらの真理条件は (3’’) {x | Mx が真} ⊆ {x | Sx が真} (4’’) {x | Mx が真} ⊆ {x | Bx が真} (5’’) {x | Bx が真} ⋂ {x | Sx が真} ≠ ∅ となって、{x | Mx が真} = ∅ の時、(3’’)と(4’’)が成立するけど(5’’)が成立しないの。 だから今の論理学では(3)と(4)を前提として(5)を結論できないの。 この食い違いの原因は、アリストテレスが(3)や(4)の文を考えたときに「男が存在する」ことを前提にしていたからなのよ。 一般に「すべてのPはQだ」の形の文は「Pが存在する」を前提として理解されることが多いの。 日常生活ではほぼそうだと思うわ。これを存在前提というの。 けれど数学では「すべてのPはQだ」の形の文は、Pの集合が空集合ならいつも真と理解するという決まりがあるの。 つまり存在前提なしで理解するってこと。これを知らない人が数学書を読むと混乱する可能性があるわ。 もうひとつ、含意についても簡単に述べるわ。 (6) うさぎはいちごを9個食べた。 という文を聞くと、「うさぎはいちごを10個は食べていない」と思うわよね? でもよく考えると、もし10個食べたなら「9個食べた」は確実に正しいじゃない? だから(6)は10個食べた可能性も認めているはずよね? そう考えると、(6)の真理条件は |{x | x はうさぎが食べたいちご}| ≥ 9 となるはずなの。これが ≥ でなくて = と理解されるのは「会話の含意」から生じると考えられているわ。 会話の含意は、前提と違って取り消せるのよ。 (7) もしうさぎがいちごを9個食べたなら、ビタミンCを十分に摂れているわね。 は、10個以上食べた場合もビタミンCを十分に摂れている、って主張しているでしょ? でも(6)の文で「10個以上食べていない」という含意はとても強く感じられるから、大抵の人はこの文の真理条件が |{x | x はうさぎが食べたいちご}| = 9 であると勘違いするのよ。 数学書でこういう文を使う場合、含意込みの意味で使うことが多いと思うわ。 「この方程式には解が9個ある」という文は、「解がちょうど9個ある」という意味で使われることが多いと思うわ。 まとめると、自然言語の文には、主張の他に、前提や含意あるが、これらは主張の一部と誤解されることが大変多い、ってこと。 「4は素因数が2と3だけである」 という文は、前提や含意などをまったく持たない主張だけの文だと考えるのは難しいわ。 なぜかというと、そのままでも否定しても「2と3が4の素因数である」と理解されてしまうから。 この主張以外の部分が具体的にどう生じるのかという問題は別にして、実質的にこの文は「2と3が4の素因数である」を前提にしていると考えていいと思うわ。 主張は {p | pは4の素因数} ⊆ {2, 3} よ。 リンク先で言い争いが起きている原因は、質問者が主張にだけに注目しているのに対し、ほとんどの解答者が前提を主張に含めて考えているからよ。 あと、そもそも「nの素因数が2と3だけでないならば、n ≠ 4 」の対偶としては、「4は素因数が2と3だけである」ではなくて「n = 4 ならば、nの素因数は2と3だけである」を考えなければいけないわ。 「PならばQ」の対偶は、「QでないならばPでない」よ。 そしてこのままだとnが前提を満たさない可能性があって困るから、最初から前提を満たすように書き直せば良いのよ。 「nを2と3を素因数に持つ自然数とする。nの素因数が2と3だけでないならば、n ≠ 4 である。」 この二番目の文だけを対偶にするわ。 「nを2と3を素因数に持つ自然数とする。n = 4ならば、nの素因数は2と3だけである。」 これなら正しいと納得されるかしら? nは2と3を素因数に持つから、n = 4 は偽になるわ。 数学ではPが偽のとき「PならばQ」は真だと理解することになってるから、そう考えればこれは正しいわ。 >>367 にはつまらないかもしれないけど、個人的にはかなり興味があるから考えてみたわ フランスの王はハゲとデブである という文の前提を フランスの王が存在する にするならば、 4の素因数は2と3である という文の前提は 4の素因数は存在する になるんじゃないの? フランスの王とは違って4の素因数はあったりなかったりするわけではないから、前提とはいえ影響が少ない気がするんだけど、アタシが勘違いしてるのかしら つまり>>368 はあまり関係がないと言える印象を受けるのだけど、間違ってたらごめんなさい 問題の根幹はやっぱり>>369 よね 恐らく 4は素因数が2と3だけである ではなくて 4の素因数は2と3である と書いてもかなり反発はあっただろうから、回答者にとって問題は「だけである」の部分にはそんなにない気がするの もし間違ってたら教えて つまり、 うさぎの食べた苺の個数 は 9個である を うさぎの食べた苺の個数 = 9 のようにイコールで読むのと同じように 4の素因数は2と3である を {4の素因数} = {2,3} と集合のイコールと読むことで齟齬が生じている、という理解でいいかしら? たしかに、「は」はイコールとして読むことがある しかし一方で、「は」は「ならば」として読む場面も多い イルカは哺乳類である √3は無理数である など むしろ「ならば」として読むのが数学のルールなんじゃないかしら、と思えるくらい多い そこを逆手にとって質問者は回答者を煽っている 状況をこのように理解してるんだけど、大丈夫かしら? もしどこかに指摘すべきところがあったら教えて そこでやっぱり「だけである」の問題が出てくる 「ならば」で読むのがルールだと質問者は考えているのに、なぜ「だけである」をわざわざ書いたのか 「だけである」が書かれる状況とは一体何か? これがたぶん核心なんだと思う 「は」をイコールとして読むか「ならば」として読むかについては、 AはBって文章だったら、AとBが同じカテゴリーの言葉ならイコールだし、 Aが集合Bの要素なら「ならば」なんじゃないの。 nの素因数といえば一般的には素数の集合よ。 要素はゼロかもしれないし一つかもしれないけど素数の集合よ。 それで2と3といえばやっぱり素数の集合よね。 同じカテゴリーだから普通はイコールの意味で読むのよ。 イルカは哺乳類とか√3は無理数とかは、イルカは哺乳類の要素だし√3は無理数の要素だから「ならば」になるのよ。 そういえば、 「10以下の素数は20以下の素数」 って言われてもあまり違和感ないけど、 「2, 3, 5, 7 は 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19」 って言われたらメチャクチャ違和感あるわ。 全く同じ意味のはずなのに。 「AはB」のAもBも集合の場合、 Bが内包的記法だと「AはBの仲間」ってニュアンスにも読めるけど、 Bが外延的記法だと、そういうニュアンスで読むのは難しい、ってことかしらね。 全く同じ集合を表していても、内包的記法と外延的記法でこんなにニュアンスが違ってくるものなのね。 不思議ね。 数学者Sが複素関数b(z)を導入して 数学者Kが b(z)の根は負の有理数である ★ という予想を証明した b(z)の根は複素数の集合 負の有理数も複素数の集合 で、同じカテゴリーだから、★は {b(z)の根}={負の有理数} と読むの? >>371 >>368 を書いたのは、アタシがいきなり「前提」とか言い出して、そんなの聞いたことねぇ、信じられねぇって人がいるかもしれないから、前提という概念についてまず一般的に説明したかったのがあるわ。 前提は文のいろいろな要素から生じるの。(1)や(2)では定冠詞のtheが存在前提を引き起こす要素よ。 「知る」という動詞も前提を引き起こす要素よ。 前提を引き起こす要素を持たない文は、前提を持たないわ。 そして「だけ」、英語だと only だけど、これも前提を引き起こす要素だと考えている学者が多いの。 まず事実として「4の素因数は2と3だけである」という文を聞くと「2と3が4の素因数である」と理解されるわよね。 で、これを主張の一部だと考える学説もあるみたいだけど、既に書いた理由でアタシにはそう思えないわ。 あと、これが単なる含意だという学説にも問題があるの。 詳細は省くけど、文が持つ含意はある程度理論的に予測できるんだけど、否定を含む文「4の素因数は2と3だけでない」の場合、この含意として「2と3が4の素因数である」が得られるとは予測できないのよ。 こうしたことから「だけ」= only の特別な意味には、なんらかの形で前提が絡んでいると考えられるの。 「だけ」が具体的にどんな前提を引き起こすのかについては諸説あるわ。 シンプルな学説は「だけ」をとった文がそのまま前提になるというものね。 けれどその説明だと、例えば>>366 さんが指摘するような問題もあるのよ。 実際、only の引き起こす前提らしきものは、文を様相演算子(it is possible that など)の下に埋め込むと消えることがあることが観察されているわ。 >>366 で前提らしきものが消えるのは「だろう」が様相演算子だからね。「だろう」を取るとおかしいわよね? 他の学説、例えばIppolitoという方の学説(On the Meaning of Onlyという論文)によると、 “Only A is/are B” という文は、”If something is B, then A is/are B” を前提として持つとされるわ。この理論を仮に Only 2 and 3 are prime factors of 4. という文に適用すると、「もし4の素因数があるなら、2と3は4の素因数だ」という前提を持つことになるわ。 で、ここで詳しく説明しないけど、これから「2と3は4の素因数だ」が含意として出ることが予測できるの。 まあこの場合、一般常識で4に素因数があることは分かるから、どっちにしてもこの前提から「2と3は4の素因数だ」が結論されるわね。 ちなみにIppolitoは、>>365 さんが観察していることも前提+含意で説明してるし、また、含意だから様相演算子の下に埋め込むと消えることが可能と説明してるわ。 もちろんIppolito理論にも問題はあるんだろうし、間違っているかもしれないわ。 いずれにせよ、アタシが言いたいのは、諸説あるけど 「4の素因数は2と3だけである」の主張 = {p | pは4の素因数} ⊆ {2, 3} 「4の素因数は2と3だけである」の前提(+含意など)= {2, 3} ⊆ {p | pは4の素因数} と考えるのが妥当そう、てことなの。主張とそれ以外を分けないで議論しても、教えて!の掲示板みたいに平行線になるだけよ。 この場合は実際に前提が満たされないから、ストローソンに従うなら、この文は真理値を持たないことになるわ。 そして、主張だけを見れば真になるし、前提 ∧ 主張 を考えるなら偽になるわ。 >4の素因数は2と3である >と書いてもかなり反発はあっただろうから、回答者にとって問題は「だけである」の部分にはそんなにない気がするの これは違うわ。「4の素因数は2と3である」なら単純に偽よ。リンク先の質問者もそう言うはずだわ。 >>364 アンタ、アタシがバカでクズだって遠回しに言いたいのかしら? だってアタシはもちろん自分の言うことを信じているから、アンタの文からそう結論されるわよね。 アタシは、自分の知っていること、調べたこと、考えたことを真摯に書き込んでいるの。 書き込み内容に関しての議論は歓迎するけど、なじられる覚えはないの。 バカはともかく、顔を見たこともないアンタにクズ呼ばわりされたくないわ。 このスレ、ワッチョイもIDも出ないからどの書き込みが同じ人なのか分からないし、アタシはよく書き込むからコテハン使うことしたんだけど、反感買ったのかしら? 他の人もものぐさんみたいにコテハン使ってくれると「前にあのお話した人だわ」って感じでアタシは個人的には楽しいんだけどね… 確かに「AはBである」は英語にすると A is/are B になるけど、日本語の「は」は文のトピックを示すものと考えられていて、文の主語を示すわけでもないし、英語のbe動詞に対応するものでもないの。 例えば「りんごは食べなかった」だと「りんご」は主語ではなくて「食べる」の目的語よね。 そして、英語のbe動詞に対応するのを言うとすれば、たぶん「である」なの。 だから「は」の意味は〜という議論の仕方は正しくないんだけど、でも細かいことはおいておいて「AはBである」の意味について簡単に書くわ。 まず、名詞(句)には、「ラッセル」のようにある存在物を表すものと、「無理数」のように述語、つまり存在物の集合を表すものがあるの。 >>365 さんはこの違いに気付いてらっしゃるのよね。「2」は前者、「バカ」は後者ね。 存在物すべての集合をEとして、Aの表すものを [[A]] と書くと、[[ラッセル]] ∈ E、[[無理数]] ⊆ E となるわ。 シンプルにまとめると、「AはBである」の真理条件は次のようになるわ。 (1) [[A]] ∈ E かつ [[B]] ∈ E の場合、 [[A]] = [[B]] (2) [[A]] ∈ E かつ [[B]] ⊆ E の場合、 [[A]] ∈ [[B]] (3) [[A]] ⊆ E かつ [[B]] ⊆ E の場合、 [[A]] ⊆ [[B]] (3)は例えば「超越数は無理数である」のような文の場合だけど、これは「すべての超越数は無理数である」と理解されるから、部分集合の関係になるわね。 >>373 「2, 3, 5, 7 は 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19」 これに違和感があるのは、単純にこれが日本語じゃないからよw [[10以下の素数]] = {2, 3, 5, 7} = {2} ⋃ {3} ⋃ {5} ⋃ {7} = [[2である]] ⋃ [[3である]] ⋃ [[5である]] ⋃ [[7である]] = [[2か3か5か7である]] 同様に [[20以下の素数]] = [[2か3か5か7か11か13か17か19である]] だから 「2か3か5か7であるものは、2か3か5か7か11か13か17か19である」 とすれば、別におかしくないわ。 ただ、>>374 さんが言うように、内包で述べるか外延で述べるかで理解のされ方が全然違うのは確かね。 >>375 ★が「b(z)の根はすべて負の有理数である」という意味なら、上の(3)の場合だから {b(z)の根} ⊆ {負の有理数} となるわ。 でね、「4の素因数は2と3である」の場合は、実は難しいの。 もし [[2と3]] = {2, 3} だとすると、 [[4の素因数]] = {2} だから上の(3)のケースになって、真理条件が {2} ⊆ {2, 3} になるはずよね。 これだと文が真になるはずだからおかしいわ。 ひとつ考えられるのは、複数形名詞などの意味を分析するのに使われる束 (そく、lattice) 構造を使う方法ね。 詳しく説明は省略させてもらうけど、この理論では、Eは束になっていて、束上の上限を⊔で表すと [[4の素因数]] = ⊔{2} = 2 ∈ E, [[2と3]] = 2 ⊔ 3 ∈ E となると考えることができて、(1)が使えるの。 すると真理条件は 2 = 2 ⊔ 3 となって、これは偽になるわ。 スレチな話題でごめんなさいね。論理学も広い意味で数学と思って大目に見て。 二次不等式x^2-3x+2>0の解はx<1,2<xである。 は、(3)? 過疎ってるわね やっぱり日本語の問題?論理学?しらんけど 大多数の人がついてこれない話はあまり長くしないほうがいいんじゃない? 誰か普通の大学入試レベルの問題出さないかしらね じゃあ出題してみようかしら Fラン大学のだから誘導を取り去って普通の難易度にしてみたわ 数列{a[n]}(n=1,2,3,…)が a[1]=1, a[2]>2, a[n+2]a[n]=a[n+1]^2-1 (n=1,2,3,…) で定められている このとき lim[n→∞]a[n]=∞ を証明せよ 単調増加だってのはいえそうね。 各項−前項が1より大きいことも漸化式少しいじればわかるんじゃないかしら? それがわかれば解決ね。 こんな方針であってるかしら? 誰も解かないならうさぎが解くわよ。うさぎも>>382 さんみたいな方針を考えたわ。 問題ではa[2] = 2の場合を除外してるけど、これを含めてa[2] ≥ 2 で示せるわ。 帰納法で、a[n] > 0 かつ a[n+1] ≥ a[n] + 1 を示すわ。n = 1 では明らかね。 n = k で成り立つとすると、まず a[k+1] ≥ a[k] + 1 > 0 + 1 > 0 から a[k+1] > 0 が分かるわ。 そして a[k+1] − 1 ≥ a[k] かつ a[k] > 0 だから、(a[k+1] − 1)/a[k] ≥ 1 が分かって、これから a[k+2] = (a[k+1]^2 − 1)/a[k] = (a[k+1] + 1)(a[k+1] − 1)/a[k] ≥ (a[k+1] + 1) ∙ 1 = a[k] + 1 が分かるわ。これで帰納法完了ね。 細かいことだけど、問題文は「数列{a[n]}が…で定められている」ってなってるけど、おかしいと思うのよね。 だって、もし a[n] = 0 になることがあったら、a[n+2] が定まらないもの。 そうならない保証がない以上、「数列{a[n]}が…を満たしている」が正しい言い方だと思うわ。 関連して、いくつか疑問が湧いたわ。 a[1] = 1 a[2] = s a[n+2]a[n] = a[n+1]^2 − 1 で数列が定義されるのは、sがどういう数の時? あたしの勘では、s ≠ 0, ±1 なら大丈夫そうだけど、どうなのかしら? そして、s < 2 で数列が定義された場合、lim a[n] はどうなるの? −∞ に発散しそうだけど、示すの難しそうだわ。 難しすぎるとすぐに過疎化するから、 しばらくは大学入試レベルを守って欲しいわ。 とりあえす○○大学の入試問題って出典をつけてくれると、 難しすぎるわけではないと安心できて、挑戦する人も少しは増えるんじゃない? スレが活性化して過疎化の心配がなくなれば多少難易度上がってもいいとは思うけど。 あとは出題者がしばらくしたら説明してくれることが大事だと思うわ。 問題の出し逃げみたいなのだと、難しいの挑戦してもあってるかどうかわからないと 挑戦のしがいがないわ。 多分π/2だと思うんだけど、どうやって示すのかしら ごく簡単な値で試しても微分で簡単にというわけにはいかない とりあえずどれか一つ、例えばαをなにか分かりやすい値、例えばπ/6とかπ/4とかπ/3とかに固定すると、 与式は一変数関数になるから増減表で最大最小の様子が多分見えるじゃない? あとはαを変えたらどうなるか、とかαとβとγは対称なんだから、とか考えたら、 何か見えてくるのではないかしら? 対称性を考えたら、多分α=β=γ=π/3で最小になるんでしょうけど、 いろいろいじってみたら、その根拠もみえてくるのではないかしら? 違うと思うわ α=β=γで最小値をとるならこんな微妙な問われ方にはならないはず >>385 大手予備校が数学の得意な中高生向けに出している問題です かなり考えたけどさっぱり分からないわ。 確かに対称だから、>>389 さんのおっしゃるようにα = β = γ = π/3で最大値か最小値をとりそうだけど >>390 さんのおっしゃるように問題が「最小値を求めよ」じゃなくて「下限を求めよ」だから、メタ的に考えると最小値が存在しないんじゃないかって推測できるのよね。 そうだとすると、α, β, γのどれかが0かπに近づく時の値なのかな、と思われるのよね。 実際、γ= 0 としてみると、sinγ= 0、そしてα+β = α+β+γ = πからβ = π−αだから、sinβ = sin(π−α) = sinαとなって A = 0, B = πsin^2α, C = 2sin^2α となって、 sinα ≠ 0である任意のαに対して (A+B)/C = π/2となるわ。 いま、0 < α < πとなるαをひとつ固定して考えれば、sinα ≠ 0だから、(A+B)/C は定義されて、 これをγについての関数とみれば連続関数だから、γ → 0の時、(A+B)/C → π/2 ≈ 1.5708 であることは分かるわ。 >>388 さんもきっと同じ計算をして、メタ的にこれが答えっぽいと思ったのよね。 実際、α = β = γ = π/3の時は (A+B)/C = (√3+π)/3 ≈ 1.6245 だから、これは最小値ではないわ。 おそらくこれが最大値なんじゃないかしら。 他にも例えばα = β = π/4、γ = π/2 だと (A+B)/C = (2+√2π)/4 ≈ 1.6107 α = π/6、β = π/3、γ = π/2 だと (A+B)/C = (3√3+(2√3+1)π)/12 ≈ 1.6017 とかなるから、どうやら1.6付近を非常に微妙に変化するみたいだわ。 (A+B)/C < π/2 となることがないことを示せればいいんだけど… 対称なのに、それを利用して簡単に解けなさそうなところがいじわるだわ。 アタシも考えてみたけど全然ダメだわ >>390 +388についてはうさぎ女史のご指摘のとおりよ で、調べてみたんだけど A/Cはブロカール点(https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%AD%E3%82%AB%E3%83%BC%E3%83%AB%E7%82%B9 )というものに関係していて A/C=tanω となるらしいの ということは、もしもf(0)=0となるようなある函数fが存在して、ブロカール角ωとで B/C=π/2+f(ω) と表せるなら、tanω+f(ω)を微分でもして調べられるかな(そういう問題の作り方なのかな)とも思ったんだけど上手くいかないわね… 証明は確認してないけど C≦2(sinαsinβ+sinβsinγ+sinγsinα) が成り立つらしいの B=π(sinαsinβ+sinβsinγ+sinγsinα)-2αsinβsinγ-…… だからB/Cからπ/2は出てくるなとは思ったんだけど、残りの部分が難しいしね… β-γ=θとでもおいて書き直せば、αとθの二変数函数だけど気軽に微分して極小値が調べられるような函数にはならないし そもそもなんでA+Bなんて書くのかしら たんに式が横に膨らむのを防ぐため? 日本の高校生の感覚だとα,β,γではなくてA,B,Cにしてほしいのではないのかしら 三角形の角なんだから紛らわしいところにA,B,Cを使わないでほしいわ とまあこんな感じでうまくいかない思考の残骸を書き散らしておくわ 難問に対して皆様で色々とブレインストーミングするもの面白いんじゃないかしら? 図形的な意味が分かればさほど計算しなくても解ける問題だと仮定して β+γと sinβ sinγの積が現れるような量って何があるのかしら それが全然思いつかないのよね >>393 ブロカール点なんて初めて聞いたわ! とても興味深い情報ありがとう。 ブレインストーミングいいわね。気付いたことをちょっと書いておくわ。 例えば α=β=γ=π/3 の時 B/C = π/3 となるから、B/C ≥ π/2 は示せないのよね。 あくまで (A+B)/C を考えなきゃだめなのね。 それから C ≤ 2(sinαsinβ+sinβsinγ+sinγsinα) て式、とても興味深くてこれを示すだけでも難しそうね。 でも、もしこれを使うのだとしたら、(A+B)/C ≥ π/2 を示すには sinαsinβsinγ−(αsinβsinγ+βsinγsinα+γsinαsinβ) ≥ 0 を示さなければいけないことになるじゃない? でも、α=β=γ=π/3 とすれば分かるけど、これは成り立たないわ。 だから、この問題を解くにはC ≤ 2(sinαsinβ+sinβsinγ+sinγsinα)では近似が粗すぎるのだと思うわ。 つーか、これが予備校で出されているとかマジで?て感じよ。こんな難しい大学入試問題ないでしょ。 解ける受験生がいるとは到底思えないんだけど… アタシあれからまた考えてほぼ解けたと言える状況まで漕ぎ着けたんだけど、最後の最後でなんとも微妙な不等式が現れるのよね… きっと出題者の狙いを外しまくってるんだわ 何からこの問題を思いついたのか本当に出題者に聞いてみたいわ 問題の出典みつけたわ。 https://www.toshin.com/concours/ これ今月の問題だから、>>384 =>>391 が自分で解いているか、東進の中の人でない限り、解答知らないってことよね? 正直言って、こういう書き込みのしかたはどうかと思うの。 自分が解けない問題を書き込むのはいいけど、それならそうとはっきり書きなさいよ。 ここで問題に取り組む人は、少なからず後で解説してもらうことを期待してるはずよ。 出題するだけなら、フェルマーの最終定理を出題することだってできるのよ。 これ解ける?って一体あなた何がしたいの? 自分でやってみて問題にぶつかったのならその内容を書きなさいよ。 そもそも出典をはっきり書かないのが意味不明だし不親切よ。 こんな出題のされ方だと誰か数学好きの個人が作ったものかもわからないし 名前を伏せて予備校が出典とか言われても本当かわからないから ちゃんと解けるのか、解けるとしても高校までの知識で解けるのかもわからないじゃない。 そういうことがよく分からない出題だと、ちゃんと取り組もうって気がそもそもあまり起きないのよ。 >>396 あなた根性すごいわね。考えがある程度まとまったら書いてくれると嬉しいわ。 あたしは早々に諦めてたけど、これでちゃんとした予備校が作ってて高校までの知識で解けるはずってことがはっきりしたから、時間があったらまた考えてみようかしらって気に少しなったわ。 >>398 そんなこと言うならあなた解いてごらんなさいよ。 >>398 出題の書き込み方が望ましいかどうかと、あたしがその問題を解けるかどうかは無関係よ。 あたしはこの問題解けないけど解答を知るのを楽しみにしていたから、出題者が解答知らなそうだと分かってがっかりしたのよ。 そういう事態を避けるために、出題者が答えを知らないなら最初からそう書くべきじゃない? そして、よくある入試問題ならともかく、特殊な難問なんだから、出自がわかるならきちんと書くべきじゃない? 出どころ不明で解けるどうかよく分からず、解説があとで聞けるのかどうかも分からないんじゃ、 ほとんどの人は問題にまともに取り組む気が起きないだろうから、出題者にとってもマイナスでしかないのよ。 >>387 さんもおっしゃっているけど、基本的には出題する人はあとに解説やコメントするべきだと思うの。 残念ながらほとんどの問題が出しっぱなしだけど。 例えば、>>64 や>>87 の問題あたしが一応解いたけど、その後で出題者のコメントがないから、どういう解答が想定されていたのか分からないままになっていて、あたしとしてはせっかく解いたのに少し残念に思ったのよ。 たまたまこれまで出た問題はほとんど解かれてきたからこのことがそこまで問題にならなかったけど、 もし誰も解かないままで出題者も解答出さないまま残ったら、もやもやしたままになって嫌だわ。 >>83-85 や>>97 が出題者の反応なんだけど… 出題者と名乗り出て賞賛した方がよかったってこと? >>97 は想定していたのとほぼ同じ遜色なしの解よ >>82 も素晴らしい解答だけどn=3だけ別でやるのが玉に瑕よね それはそうと、>>384 を考えていて問題を思い付いたの 0<α<π/2のとき 1/sinα+1/cosα-1/(sinαcosα)>π/4 を微分することなく示せ 気が向いたら解いてみて >>401 あら、そうだったのね!失礼したわ、ごめんなさい。 あたしはてっきり出題者以外の人のコメントだと思ってたの。 特に>>64 はですます調じゃない? それで>>75 もですます調だから、これも出題者かな、と思ったわ。 けど83-85はオネエで文体が違うから、出題者だとはまったく思わなかったわ。 84と85は同じ人だろうと思ったけど、83はまた別の人かと思ってたし。 ここって、もともとお互いの顔が見えない匿名掲示板の上にワッチョイもIDも出ないから、 どれとどれが同じ人の書き込みなのか全然分からないのよ。 出題者であることがはっきり分かるように書いてくださらないと、あたしとしては分からなくて不安で 解いたのになんか無視されているような気分に勝手になってしまってたのよ。 (もし良ければだけど、よく書き込んでいるならコテハンつけていただけると嬉しいわ) >>82 でn = 3だけ別になってしまうのは、あとで気付いたわ。想定解はどんな感じだったのかしら? >>401 やっぱり出題者と名乗り出て誉めるなり、想定した解法と異なる場合は想定した解法を紹介してくれると、 挑戦した人たちも、傍観してた人たちも、スッキリするのではないかしら。 例えば「n=3だけ別でやるのが玉に瑕よね」と言うなら、n=3だけ別でやらない解法を最後に紹介してくれるとみんなスッキリすると思うわ。 >>402 わりと気軽に挑戦できそうに見えて、384から思いついたということはなかなかの難問なのかしら? 良問の予感がするわ。 >>402 難しかったけど一応解けたわ。 まず θ = α−π/4 とおくの。すると sinα+cosα = √2sin(α+π/4) = √2sin(θ+π/2) = √2cosθ そして 2sinαcosα = sin2α = sin(2θ+π/2) = cos2θ= 2cos^2−1 = (√2cosθ+1)(√2cosθ−1) となるわ。したがって 与式 = (cosα+sinα−1)/sinαcosα = (√2cosθ−1)/{(√2cosθ+1)(√2cosθ−1)/2} = 2/(√2cosθ+1) となるわ。−π/4 < θ < π/4 だから、1/√2 < cosθ ≤ 1 となって、このことから 2(√2−1) < 与式 ≤ 1 であることが分かるの。2(√2−1) ≈ 0.828、π/4 ≈ 0.785 だから、これで示せたわ。 でもこれだとなんで π/4 が出てきたのか分からないから、きっと違う解法を考えられているのよね? あらお上手ね その方法もいいわね 1/sinα+1/cosα-1/(sinαcosα) =1/sinα+1/cosα-(sin^2α+cos^2α)/(sinαcosα) =(1-cosα)/sinα+(1-sinα)/cosα x=(1-sinα)/cosαとおくとxcosα+1*sinα=1なので xはx^2+y^2=1上の点(cosα,sinα)における接線上の点のy座標が1のときのx座標 同様にy=(1-cosα)/sinαとおくとyはx^2+y^2=1上の点(cosα,sinα)における接線上の点のx座標が1のときのy座標となる (1,0),(1,(1-cosα)/sinα),((1-sinα)/cosα,1),(0,1)を結ぶ線分の長さの和が2×(1/sinα+1/cosα-1/(sinαcosα))で これは明らかにπ/2より長い というのが私の考えていたことよ こうすればπの近似値はいらないはず >>406 なるほど! とても面白いわ。 4つの点を結ぶ線分の長さがなんで 2(x+y)となるのか、説明読んですぐには分からなかったけど A = (cosα, sinα), B = (0, 1), P = (x, 1) とおくと、Pは円の2つの接線の交点だから△OAPと△OBPが合同になってAP = BP = x となるのね。 同様に C = (1, 0), Q = (1, y) とおくと、AQ = CQ = y となって、 線分の長さの合計は BP + PQ + QC = BP + AP + AQ + CQ = 2(x+y) となるのね。 これが円周の1/4より長いっていうのは、円に外接する多角形の周長との比較だけど、結局>>217 に書いた理由になるのよね。 そういえば、ものぐささん最近書き込みないけど、お元気かしら? 円の外接多角形の周長を計算してπを上から近似したいっておっしゃってたと思うけどどうなったのかしら。 そういえば、例の円周率を近似する問題だけど、正10角形で計算するのが良いっていう情報を見たのでやってみたの。 ∠O = 36°、∠A = ∠B = 72° で OA = OB = 1 の二等辺三角形△OABを考えるわ。AB = x として、5x ≥ 3.05 を示せば良いの。 辺OB上に AC = AB = x となるよう点Cをとると、△OABと△ABCは相似になるわ。 ∠CAO = ∠BAO − ∠BAC = 72° − 36° = 36° = ∠COA だから△CAOは二等辺三角形になって CO = CA = x、したがって CB = OB − CO = 1−x ね。 △OABと△ABCが相似だから、OA : AB = AB : BC、つまり 1 : x = x : 1−x、となって x^2 + x −1 = 0 x > 0 だから x = (√5−1)/2 ね。(要するに x = 2 sin 18= なんだけど。)すると 5x ≥ 3.05 ⟺ x ≥ 0.61 ⟺ (√5−1)/2 ≥ 0.61 ⟺ √5−1 ≥ 1.22 ⟺ √5 ≥ 2.22 ⟺ 5 ≥ 2.22^2 = 4.9284 となって超簡単な計算で済むわ! あと思ったんだけど、円に内接する多角形の周長が円周より短いっていうのは>>188 さんのおっしゃるように 「2点間の最短距離は直線である」 ってことから言えるんだろうけど、これ当たり前っぽいけど証明しろって言われたらできるか分からないわ。 見てはいるのよ。 でも自分で何か計算するのが面倒で。 無責任になにか感じたことだけたまに書き込む時は名無しで書き込んでるわ。 >>409 あら、いらっしゃってたのね! >>405 から 1/sinα+1/cosα-1/(sinαcosα) は θ=π/4 のとき最小値 2(√2-1) をとるけど これは>>406 から、単位円に外接する正8角形の周長の1/8となっていることが分かるわ。 なので 2π < 8 × 2(√2-1)、つまりπ < 8(√2-1) ≈ 3.3137 が分かるわ。 ついでだから、ちょっと計算してみるわ。 一般に>>217 で書いたことから、単位円に外接する正n角形を考えると、π < n tan(π/n) が分かるわ。 上のは n = 8 の場合だけど、n = 12 ならπ < 12tan(π/12) = 12(2-√3) ≈ 3.2154 n = 6 ならπ < 6 tan(π/6) = 6 (1/√3) = 2√3 ≈ 3.4641 てなるわ。 そのうちどこかで「円周率が3.4より小さいことを示せ」みたいな入試問題が出るかもね。 あ、>>405 の最後の不等式に間違いがあったわ。 正しくは 2(√2-1) ≤ 与式 < 1 ね。 >>408 「2点間の最短距離は直線である」って、公理じゃないの? 証明必要なのかしら? 逆に直線とは何か?と聞かれたら何と答えればいいのかしら? ってか「2点間の最短距離」って、直線ではなくてその2点を結ぶ線分だと思うけど、 公理って言葉を出してしまった以上、線分とは何か?とか面倒臭くなるわね。 線分とは2点を結ぶ最短距離を表す線のこと、ってな感じじゃなかったっけ? 公理調べるのも面倒臭い〜 高校数学の美しい物語ってサイト、 内容が全っ然高校数学の範囲じゃないよね。 思いっきり大学レベルの内容扱ってるよね。 某塾で大学入試対策に使われた問題出すわね。 1<a<2とする。 三辺の長さが√3, a, bである鋭角三角形の外接円の半径が1であるとする。 このとき、aを用いてbを表せ。 >>412 「距離」って言葉は問題あるかもしれないから書き直すわ。あたしが疑問に思ったのは 「2点を結ぶ線の長さは、その線が直線の場合が最短である」 をどうやって示すのかってこと。 とりあえず、2点を結ぶ折れ線(n箇所で折れ曲がってて、それ以外は直線でできた線)よりは 折れてない直線の方が短くなることは、三角不等式と帰納法を使えばすぐわかるわ。 じゃあ、2点を結ぶ一般の線は?って考えると、「線」の定義とかその「長さ」の定義が必要になるわよね。 あたしは、平面上の2点P, Qを結ぶ線は、[0, 1]で定義された連続関数f, gがあってP = (f(0), g(0)), Q = (f(1), g(1))となる時に { (f(t), g(t) | 0 ≤ t ≤1 } で表せる集合のことかなと思うんだけど、どうかしら? f, gが微分可能なら、その長さは ∫ √((df/dt)^2+(dg/dt)^2) dt (積分範囲は0から1まで) と定義すればいいのかしら?と思ったわ。 f, gが有限個の点を除いて微分可能の場合も、細切れに長さを出して合計すればいいから問題ないわ。 でも、あたし解析とか詳しくないからわからないけど、連続だけど至る所で微分不可能な関数とかありそうよね。 もしそういうのだったら長さは定義できないってことでいいのかしら? 線をこのように定義すれば、P = (a, b)とQ = (c, d)を結ぶ線分は、f(t) = (1−t)a + tc, g(t) = (1−t)b + td で与えられる集合と定義できるわ。 だから、f, gを変化させた時に、この場合で積分の値が最小になることを示せればいいと思うの。 その後はわかんないけどw でも多分示せそうだから、これが公理というのは違うのではないかしら? でもエウクレイデスが幾何学を考えた時は、まだ座標という概念がなかったわけだから、 ユークリッド幾何学で「直線」や「長さ」がどういう扱いなのか気になるわね。 ものぐささん見てらっしゃると思うから、ちょっと報告させてもらうわ。 実はあの後、S_3、D_4、A_4、そしてQ_8も全部調べたの。 まず積の表を作って、それぞれの元への共役作用の結果の表を作って、 部分群を全部みつけて、それらへの共役作用の結果の表も作って、 左右の剰余類の表を作って、商群も作ってみたわ。 (あたしgHが部分群Hの左剰余類って覚えたんだけど、実は本によって左剰余類と右剰余類が逆の意味で使われるんですってね。ものぐさんさんはどっち?) それで、ものぐささんの言ってたこと全部確認できて、すごく理解が深まったと思うの。 二面体群とか、考えるのも面倒臭いと思ってたんだけど、がんばって積の表を作ったら すこし理解できるようになったし、S_3 ≅ D_3であることも確認できたわ。 D_4は探したら部分群が{e}とD_4自身以外に8個もあって驚いたわ。 そのうち位数4の部分群3つ全てと位数2の部分群のうちひとつがD_4の正規部分群だったわ。 一方、A_4の正規部分群は {e, (12)(34), (13)(24), (14)(23)} しかなくて、これも意外だったわ。 ともかく、ものぐさんさんのおかげですごく勉強になったから、あたし一言お礼が言いたかったの。 どうもありがとう。 A_4の正規部分群のくだりは、もちろん{e}とA_4自身以外の話ね >>417 あなた、すごいわねえ。 よく頑張ったわねえ。 多分もうそんじょそこらの数学科の人より深く群論理解したのではないかしら? ちなみにあたしが教わったときは、剰余類作るときに使う元はgではなくaを使っていたから、 剰余類はaHとかHaとかって書いていたわ。 あたしの感覚ではaHが左剰余類だけど、 どっちが右でどっちが左かなんて、統一されてさえいれぱどっちでもいいのよね。 D_4の真部分群のうち位数4のものが正規なのは、 というかどんな群でも位数が偶数の群で、 その部分群で位数がちょうど半分のものがあるとすれば、 それは必ず正規に決まってるわよね。 だって剰余類に分解したら、右剰余類でも左剰余類でも その部分群とそれ以外全ての二つにしか分解されないんだから 左右の剰余類分解が一致するもの。 A_4の部分群についてはあまりよく知らなかったけど、 ちょっと考えてみたら長さ3の巡回置換からなる部分群たちはなんとなく共役っぽいから、 それらは正規ではなさそうよね。 そうすると正規なのはうさぎさんが挙げたのだけになりそうね。 そこまで群論がわかっているなら、そしてゆくゆくはガロア理論を理解したいなら、 そろそろ環論や体論に入ってもいいかもね。 ガロア理論が目的ならば環論は軽く可換なものを流すだけで大丈夫だろうから、 体論の方を少し真面目にやってみるといいと思うわ。 もちろん今は群論が面白いと思っていて、もう少し群論深くやりたいなら、 シローの定理あたりまでやってみても面白いかもしれないわ。 ちなみに>>417 のあらゆる正規部分群について商群作ったってあったから、 それらは全部可換群になったのかしら?と一瞬おもったけど、 商群の位数がいずれも4以下だから、全部可換だわね。 商群が非可換になるような例って、もっと大きな複雑な群になるのね。 探すの面倒そうね。考えるのやめとくわ。 >>419 なるほど、部分群の位数が考えている群の位数のちょうど半分だったら、左右の剰余類一致するしかないわね! 不思議ねとか思ってただけで、全然気づかなかったわw A_4についてだけど、おっしゃるとおり、 {e, (123), (132)}, {e, (124), (142)}, {e, (134), (143)}, {e, (234), (243)} は共役になったわ。あと、 {e, (12)(34)}, {e, (13)(24)}, {e, (14)(23)} も共役になったわ。 シローの定理は本に書いてあったから少し知ってたけど、Wikipedia見たらシローの定理1〜3ってあって あたしが知ってたの定理1だけだったら、2と3も勉強してから次にいくことにするわ。 アドバイスどうもありがとう。 ちなみにWikipediaによると、Sylowてノルウェー語では「すゅーろゔ」みたいな感じで発音するらしいわ。 >>420 非可換で一番小さいのがS_3 ≅ D_3で位数6だから、商群が非可換になるような群の位数は12以上ってことね? たしかにどんな群があるのか気になるところだけど、 あたし位数が12のA_4の積の表144マスを埋めるので死ぬかと思ったからw これ以上複雑な具体例はいじり回したくないわねw >>421 同じような形の部分群が共役になってるでしょ。 >>295 で共役は兄弟みたいなイメージって言った気持ちが何となく伝わったかしら。 部分群見て、双子みたいね、とか三つ子みたいね、って思うようなのがあったら、共役であることが多いわ。 シローまでやるのね。 頑張ってね。 じゃあ、あたしが解くわ。 c = √3 として一般的にやるわね。a, b, cの辺の向かいにある頂点をA, B, Cとするわ。 Bから辺AC(の延長線)に下ろした垂線の足をHとするわ。 HBCが直角三角形だから BH = BC sin C = a sin C ね。(これはCが90度以下でも以上でも成り立つわ) HBAも直角三角形だから、ピタゴラスの定理から AH = √(AB^2 − BH^2)= √(c^2 − a^2 sin^2 C) となるわ。b = ACを出すには、Cが90度以下の場合はこれにCHの長さを足して Cが90度以下の場合はこれからCHの長さを引けばいいんだけど、どちらにしても b = BH cos C + AH = a cos C + √(c^2 − a^2 sin^2 C) と表せるわ。 この問題の場合は、正弦定理からc/sin C = 2 ∙ 1でc = √3だから、sin C = √3/2で 鋭角三角形だから C = 60度、したがってcos C = 1/2となるわ。 これらを代入すると b = (a + √(12 − 3a^2))/2 ね。 ごめんなさいね、別に無視してたわけじゃなくて、誰か解くかなと思って見てたの。 今まで難しい問題ばっか出てただけだから、このくらいの難易度のがあっても良いと思うわ。 ついでにあたしが最近、わからなくなって小一時間悩んじゃったことを問題にするわ。 (1) 次の文の誤りをなおして。 「xを0でない実数とすると、x/(x + √(x^2 + x)) = 1/(1 + √(1 + 1/x)) である」 うさぎってけっこう頭悪いのねって思われちゃいそうね☆ けど、もうひとつあたしが解けなかった問題をちょっといじって出すわ。 (2) a, b, cを異なる3つの実数とする。a^2-bc, b^2-ca, c^2-ab のどれかは正であることを示せ。 >>427 ざっと見ただけだけど、(1)だけわかったわ。 xが負の数のときルートの符号が逆になるでしょ。 −1のときはルート内がゼロだから問題ないけど。 >>427 (2) 全て0以下であると仮定する。この時a^2+b^2+c^2<=ab+bc+caが成り立つ。 しかし、a,b,cは が全て異なる実数の時 (a^2+b^2+c^2)-(ab+bc+ca) =1/2*(a-b)^2+1-2*(b-c)^2+1/2*(c-a)^2>0となるから矛盾 よってどれかは正 >>428 正解よ! xが負の数だと√(x^2) = -xになるってこと、うっかりしやすいから気をつけなきゃって思ったわ。 ていうかあなたの書き込みで気づいたけど、 -1 < x < 0 だとルートの中が負になって定義されないから問題に不備があったわね。 あたしポンコツすぎw x < -1 のときは √(x^2 + x) = √(x^2)√(1 + 1/x) = -x√(1 + 1/x)) なのよね。 >>429 あなたの解き方美しいわ!すごいセンスあるわね。 とりあえず用意してた答えは、全て0以下であると仮定すると、a^2 ≤ bc, b^2 ≤ ca, c^2 ≤ abとなるわ。 ここで、a, b, cのどれか、例えばaが0とすると、b^2 ≤ ca = 0 から b = 0、同様に c = 0 がわかって a, b, cが異なるという過程に矛盾するから、a, b, c の中に0はないわ。 ということは、a^2 ≤ bc, b^2 ≤ ca, c^2 ≤ abの各辺は全て正ということになるけど、 左辺同士、右辺同士をかけてa^2 b^2 c^2 ≤ bccaab = a^2 b^2 c^2となることから、 a^2 = bc, b^2 = ca, c^2 = ab でなければならないことになるけど、ここからa = b = cが出て矛盾するの。 でも問題出した後で別の答えも思いついたの。 a, b, cの中でaの絶対値が最大とするわ。(他の場合も同様) すると、bとcの絶対値はaの絶対値以下で、a, b, c はすべて異なるから、bとcのどちらかの絶対値はaの絶対値より小さいから、 a^2-bc ≥ a^2-|bc| = |a|^2-|b||c| > 0 がわかるわ。 同じ問題でもいろいろな解き方があるって面白いわよね。 >>430 >−1 < x < 0 だとルートの中が負になって定義されない 複素数になるだけで、定義されないわけではないでしょ。 複素数でも虚部の符号が異なれば違う複素数だから等号は成立しないでしょ。 >>432 √x は「2乗するとxになる、負の数でない唯一の数」と定義されるかしら、と思うの。 例えば2乗して-1になる数は i と -i があるけど、どちらも当てはまってひとつに決まらないから、√-1は定義されないと思うの。 違うかしら? >>433 負でない方=マイナスがついてない方 と考えれば√−1は−iではなくてiの方を表す、と解釈するのが自然だと思うわ。 実際大学の授業でも√−1という表記はしょっちゅう目にしたわ。(iという記号を全く使わない先生すらいた) 一般にaを正の数として−aの平方根はi√aと−i√aの2つあるけど、 √−aはi√aの方を表す、と解釈するべきだと思うわ。 もちろんiの定義からしてiと−iは1と−1とは違って完全に対等だから、 「仮に一方をiで表すとすると」という定義の仕方になると思うけど、 それは√−1も同様で、仮にiで表すと約束した方イコール√−1と約束する、って話になるんだと思うわ。 大学の先生がどこまで深く考えて√−1って書いていたかはわからないけど。 >>434 √の値に複素数を許すなら、定義域も複素数にして考える方が自然だけど、じゃあ √-i とかどうするのって思ったの。 例えば、2乗して -i になる数は (-1+i)/√2 と (1-i)/√2 だけど、どちらが √-i なの?って。 調べてみたら、極形式の複素数 re^{iθ}, -π < θ ≤ π に対して √(re^{iθ}) = √r e^{iθ/2} と定義する方法があるのね。 そうすると √-1 = i になるし、 √-i = (1-i)/√2 になるわ。 でもこれって特に深い意味のない便宜上の定義の気がするの。 あとこれのやっかいな点は、一般的には √(xy) = √x√y が成り立たなくなることみたいね。 例えば、√((-1)(-1)) = √1 = 1 だけど √-1√-1 = -1 となるわね。 あたしの勝手な推測だけど、もしかしてその大学の授業って、-1の平方根を添加して体を拡大して〜みたいな話? それなら √-1 の表記が分かりやすいし自然じゃない? それに √-1 = i だとしても √-1 = -i だとしても、結果は同じだったりするんでしょ? 複素解析の話とかしてて i という記号を全く使わないでかわりに √-1 と書くのはなさそうなんだけど。 素数 p,qを用いて p^q+q^p と表される素数をすべて求めよ. 京大ですってよ。 じゃあ解くわ。 pとqが両方とも奇数の素数だと、p^q + q^pは2より大きい偶数になるから素数にならないわ。 なのでどちらか片方は2よ。どちらでも同じだから、p = 2とするわ。 もしqも2だするとp^q + q^pは素数にならないから、qは奇数の素数ね。だからq = 2n+1 (n ≥ 1) と表せるわ。 すると p^q = 2^{2n+1} = 2×(2^2)^n = 2×4^n だけど、4 ≡ 1 (mod 3) だから p^q ≡ 2×1^n ≡ 2 (mod 3) ね。 ここでqが3で割り切れければいけないことを示すわ。 もしq = 3m+1だとすると、q^p = (3m+1)^2 = 9m^2 + 6m + 1 = 3(3m^2 + 2m) + 1 ≡ 1 (mod 3) そしてq = 3m+2の場合も、q^p = (3m+2)^2 = 9m^2 + 12m + 4 = 3(3m^2 + 4m + 1) + 1 ≡ 1 (mod 3) となるから、p^q + q^p ≡ 2 + 1 ≡ 3 ≡ 0 (mod 3) となってしまうの。 p^q + q^pは明らかに3より大きいから、これは素数にならないわ。 だからp^q + q^pが素数になるとしたら、q = 3 の時しか可能性はないの。 実際、2^3 + 3^2 = 17 は素数になるから、これが題意を満たす唯一の素数ね。 ウサギの二番煎じだが… 5以上の素数はmod6で±1に合同であるからpとqがどちらも5以上である可能性はない 3のべき乗はmod6で3に合同であるからpとqが3と5以上の素数である可能性はない 2の奇数乗はmod6で2に合同、5以上の素数の2乗はmod6で1に合同だからこの組み合わせもありえない したがってpとqは2と3であることが必要で 2^3+3^2=17で素数 実用的な問題を考えてみたの。良かったら解いてみて。 うさぎ高校(男子校)の1年G組で席替えをします。 生徒は全部で36人で、このうち3人がゲイです。 教室の席は縦6×横6で並んでいます。 (1) ゲイ3人の誰もが縦か横で他のゲイの隣になる確率を求めなさい。 (2) ゲイのうち少なくとも2人が縦か横で隣になる確率を求めなさい。 あ、席はくじとかでランダムに決められると仮定してね >>443 (1)の答えかしら? 違うわ。問題文ちょっと分かりにくかったかもしれないけど、 Aさんの右にBさんがいて、Bさんの後ろにCさんがいる、みたいなパターンもあるのよ。 もう6日も書き込みがないのね。 落ちそうでこわいわ。 >>443 は(1)のゲイが一直線に並ぶ確率なのね。 L字形に並ぶ場合も考えたら、 (4×6×2+5×5×4)/36C3で37/1785かしら? 最近は2週間書き込みなくても落ちない 正確にはBB2Cが死んで以降 >>445 正解よ! 37/1785 ≈ 2 % だからほぼ起きないってことね もう誰も見てないのかしらって思ってたから、書き込みうれしいわ (1)ができたら、もう少し考えたら(2)もできたわ。 まず(1)の答えをxと置くわね。 AさんとBさんが縦か横かで隣になる確率は 6×5×2/36C2 = 2/15 これをyと置くわね。 これはCさんも含めた三人が縦か横かで隣になる場合も含むから、 Cさんは隣ではなくAさんとBさんだけが隣になる確率は y−x になるんだけど、同様にして AさんとCさんだけが隣になる確率も BさんとCさんだけが隣になる確率も いずれも y−x になるわ。 だから、だれか二人だけが隣になる確率は 3(y−x) になるんだけれど、 (2)では少なくとも2人が、ってあるから、 3人が隣でもいいからさらに x を足せばいいのよ。 よって 3(y−x)+x = 3y−2x これを計算したら 128/357 になったわ。 どこかで計算ミスさえしていなければ、 考え方は間違ってないと思うんだけど、どう? やだわ、思いっきり計算ミスしていたわ。 yは2/15ではなくて2/21よね。 それで計算し直してみたら、436/1785 になったわ。 今度こそ、どう? >>449 あなたの答え、正しそうなんだけど、あたしが用意していた答えとなぜか違うのよ あたしはあなたみたいなエレガントな解答を用意していなくて(1)と同じで単純に数えてたのw 2人が隣同士になって、もう1人が離れる配置の数を数えたら、1744になったの 3人がみんな隣になる配置は(1)から148だから、合計で1892よね だから 1892/36C3 = 473/1785 になったの でもあなたの解答読んでどこがおかしいのか分からなくて、昨日から悩んでるのw あたしの答えの方がおかしいのかしら? もうちょっと具体的に書いておくわ。 まずゲイ2人が横に並んで、もう1人が離れた席の場合を考えるわ。 ・ゲイ2人が一番前や一番後で横に並ぶ場合 - この2人が左端か右端の場合、残りの1人の席で選べるのは31席 - それ以外場合、残りの1人の席で選べるのは30席 これらを合計すると、31×2 + 30×3 = 152 の配置があるわ ・ゲイ2人が一番前や一番後以外で横に並ぶ場合 - この2人が左端か右端の場合、残りの1人の席で選べるのは29席 - それ以外場合、残りの1人の席で選べるのは28席 これらを合計すると、29×2 + 28×3 = 142 の配置があるわ 全部合わせると、152×2 + 142×4 = 872 になるわ。 ゲイ2人が縦に並ぶ場合も同じだから、872×2 = 1744 となったの。 あたし間違っているかしら? >>うさぎ とりあえず今酔っ払ってる状態でざっと見ただけなんだけど、 AさんBさんCさんの区別はどうなっているのかしら? それから細かく見ると、31に掛けるべき数は、 右上左上右下左下で4を掛けるべきではなくて? AさんBさんCさんの区別を考えると、分子も分母ももっと大きくなるのではないかしら? AさんBさんCさんの区別を考えると、 分母は組合せではなくて順列を考えなければならないのではないかしら? とりあえず酔っ払った頭で思ったのはそんなところ。 またシラフになって考えたら、 考える時間的気分的余裕があったら考えてみるわ〜 >>452 わかりにくくてごめんなさい。上の計算では、横一列ごとに合計を出したの。 最前列と最後列で152ずつ、それ以外の4列で142ずつだから152×2 + 142×4を計算したの。 だからこの中に31×4が入っているわ。 AさんBさんCさんを区別しても、結局分子と分母の両方に 3! が掛かるだけだから同じになると思うわ。 ノンケも区別することにすると、さらに 33! を分子と分母に掛けることになるけど、これも結局同じよね。 アタシはうさ子と同じになったわ https://www.wolframalpha.com/input?i=%2860 ×34-148%29%2FBinomial%5B36%2C+3%5D&lang=ja >>454 まあ、あなた賢いわね! あたしが面倒くさく計算してることって、確かに 60×34 − 148 で一発ねw >>448 のどこがおかしいのか分かったわ。 AさんとBさんが縦か横かで隣になる確率が y = 60/36C2 = 2/21 なのは正しいわ。けれど 「これはCさんも含めた三人が縦か横かで隣になる場合も含むから、AさんとBさんだけが隣になる確率はy-x になる」 が間違っているの。 例えば、3人が一直線に横に並ぶ場合を考えてみると ABC BAC CAB CBA ACB BCA と6通りの並び方があるわね。 このうち最初の4つでは、AとBが隣同士だけど、最後の2つではAとBが隣同士でないわ。 つまり、3人連結するときの真ん中の子がCの場合、AとBが隣にならないのよ。 x = 37/1785 はこの6つ全てを合わせた確率だから 「3人が連結して、かつAとBが隣になる確率」は 4/6 x = 2/3 x となるのよ。 したがって正しい計算は、3(y - 2/3x) + x = 3y - x = 473/1785 となるわ。 あたしも今日間違いに気付いたので、今夜にでも整理して投稿しようと思っていたところよ。 内容はまるっきり>>456 とおんなじ。 >>453 は理解したけど、 > 60×34 − 148 の式の意味がよくわからないわ。 説明してちょうだい!お願い! >>457 まずゲイ2人の連結ブロックの配置の仕方が60通りあるわよね。 残り1人の席だけど、2人と連結するかしないかを考慮しなければ、残りの34席から自由に選べるわ。 だから、少なくとも2人が連結するパターンの数を求めるのに、60×34を計算するんだけど このままだと、3人が連結する場合が二重にカウントされているのよ。 なぜかというと、3人の連結ブロック(一直線でもL字型でも)を2人の連結ブロックと1人に分解する仕方が2通りあるからよ。 だから3人が連結する場合の148通りを60×34から引けばいいの。 あたしひとりでは>>451 の解き方しか思いつかなかったけど 姐さんたちのいろいろな考え方を知れてとても勉強になったわ。 同じ問題でもいろいろな解き方があるのが数学の面白いところよね。 単純な問題だったけど、意外に奥深かったわ。 ところでこの問題の設定って割とありそうよね? 36人いたら3人くらいゲイがいてもおかしくないわよね? そうするとゲイが隣同士になる確率26%って案外高いわ。 隣になって仲良くなれば、恋に発展する可能性も高まるわよね。 そういうナチュラルなゲイカップルって案外いるのかしら? >>458 とてもよくわかったわ。 ありがとう。 この問題、かなり良問だと思うわ。 うさぎがゼロから完全にオリジナルで考えたのなら、 うさぎってかなり問題を作る力というかセンスというか、 すごい能力を持っているんじゃない? 現実問題としては釜かノンケかクラス全員公然としている状況は考え難いし、 カップルにまでなる可能性はかなり低いのではないかしら。 以前バディか何かのマンガで、好きだったけどノンケだと思っていた元クラスメイトと、 二丁目でバッタリ会って告られたんだっけ? だけどその時には既に彼氏がいたから、過去の恋と割りきったみたいな話があったわ。 最近はカミングアウトの敷居も下がっているらしいからもしかしたらあるのかもしれないけど、 昭和ババアのあたしからしたら、到底考えられないことだわ。 ところでこれ、設定をより一般的な特性に変えれば、普通に良問として使えそうよね。 数字も変えれば難度調整もできそうだし。 ってか計算の手間の調整にしかならないかしら? 分母が4桁になるような確率の問題は良問とは言えないわ >>459 あたし高校の時クラスに、初めて見た時あたしの中で衝撃が走ったぐらいあたし好みの運動部イケメンで しかも言動からしてホモと思われる人がいたんだけど 文化系ナヨ釜のあたしは接点なくて話しかけたりできなかったし仲良くなれなかったの もし席が隣になってたら仲良くなれたかしら、とふと思ったわ >>461 まあ!じゃああの問題は実体験から来てるのね。 いい問題になる訳だわ。納得したわ。 これからでもクラス会とかやれば話す機会作れるんじゃない? それとももう別の人と付き合ってるからその必要もないのかな? でも、あたしも付き合って10年以上の彼氏いるけど、 未だに高校時代や浪人時代に好きだった人は思い出したりするわよ。 >>462 「3人の女子と12人の男子が円卓に座るときに、(1) 3人の女子が連続して並ぶ確率を求めよ (2) 少なくとも2人の女子が連続して並ぶ確率を求めよ」 ていう問題を見て思いついたんだけど、きっと、あたしの少年の日の淡い恋心が数学の問題に昇華されたのよw 長年の連れ合いがいるの素敵ね。 あたしは長い間恋人なしだから、ホモとかいっても概念になりつつあるわw 今年同窓会あるみたいだけど、あたしは行かないわ ていうか学生時代に交流がなかった人と同窓会で会ったとき話せる? どっちみち行ってもみんな結婚して子供いたりして、独身ホモは居場所がなさそうだし みんなが仕事や家族の話で盛り上がる中、私は近況を聞かれても 「二面体群の正規部分群探して商群作ってたわ〜」みたいな話しかできないから無理ねw 数学の話ではなく雑談だからsageるわね。 >>463 あたしは同窓会やクラス会のたぐいは必ず参加するわ。 話題はいろいろだから、あまり参加したくない話題で盛り上がってるグループとは少し離れて、 違う話題してるグループに入ればいいのよ。 なんならこっちから話題振ったりしてもいいし。 当時あまり接点がなかった人と話すとき、あたしなら例えば、 当時あなたのことこういうイメージがあったんだけど、本人的にはどうだったの? なんて話を振ったりすれば、とりあえず話は始められるわ。 そこからどこまでふくらませるかはその時次第だけど。 それからあたし、小中高ではカミングアウトしてなくて、大学ではしてたから、 大学の同窓会は気が楽よ。 小中時代の人には卒業して30年以上経って、数人の仲のいい人にだけカミングアウトし始めたわ。 小中時代の人って地元が同じだから、仲のいい人は生涯の友人になるじゃない? だったらタイミングをみてきちんと理解してもらった方がいいと思うようになったの。 時代的にもかなり言いやすい時代になってきたしね。 ところで二面体群の商群ってZ/2Zでしょ。 イマイチ面白みに欠けるわね。 >>464 姐さんはコミュ力高い方なのね。 あたしの場合、あたしに会いたいっ言ってくれる1人〜2人と会うならいいけど、 そういうわけでもないたくさんの人と会うのがもともと苦手なのよね。 カムアしてない相手からなんで結婚しないの?とかきかれて困らない? あたしも大学からはカムアしてる人もいるけど、高校までの人にはほとんどないわ。 あたし中高一貫校だったんだけど、中高の時に一番仲良かった人にもしてないし。 文化系なんだけど、かえって伝統的な価値観に凝り固まっていてゲイに対して偏見ある気がするの。 もう結婚して子供もいて、世界観違いすぎてどうしようもない気がするわ。ずっと会ってないけど。 中高の時の人ではひとりだけ、カムアした人はいるわ。卒業して何年かして、二人で会った時だけど。 不思議なことに、特に仲良くて一緒に遊んだってわけでもない子なの。 その子はバスケ部で運動神経抜群だったんだけど、そういう人って運動得意な人同士でつるんで あたしみたいに運動音痴で女々しい奴は相手にしないようなこと多くない? でもその子はそういうところがなかったの。席が近い時があって、そのとき話したりしてたのね。 やっぱり席って重要ねw ところであなた、ものぐささんとは別の方よね? あなたも数学科出身なのかしら。 二面体群の商群はZ/2Zだけとは限らないわ。pが素数のときの D_p ならそうなると思うけど。 正n角形の2π/nの回転をr, 鏡映のひとつをsで表すと D_n = {e, r, r^2, …, r^{n-1}, s, rs, r^2s, …, r^{n-1}s} となるわよね。 姐さんはおそらく正規部分群 {e, r, r^2, …, r^{n-1}} による商群を考えたられたのよね? >>417 に少し書いたけど、D_4の非自明な正規部分群は {e, r, r^2, r^3} 以外にも {e, r^2, s, r^2s}, {e, r^2, rs, r^3s}, {e, r^2} があったわ。 {e, r^2, s, r^2s} と {e, r^2, rs, r^3s} はクラインの四元群Vに同型よ。 そしてD_4を位数4の正規部分群で割った商群はもちろんZ/2Zと同型だけど D_4/{e, r^2} = { {e, r^2}, {r, r^3}, {s, r^2s}, {rs, r^3s} } ≅ V になったわ。 ここからはものぐささんへの報告も兼ねるんだけど、あたしあの後D_5とD_6も調べたの。 そしたらね、D_6は非自明な真部分群がなんと14個もあったの!そして非自明な正規部分群は {e, r, r^2, r^3, r^4, r^5}, {e, r^2, r^4, s, r^2s, r^4s}, {e, r^2, r^4, rs, r^3s, r^5s}, {e, r^2, r^4}, {e, r^3} の5つがあったの。2番目のと3番目のはD_3に同型よ。そして D_6/{e, r^2, r^4} = { {e, r^2, r^4}, {r, r^3, r^5}, {s, r^2s, r^4s}, {rs, r^3s, r^5s} } ≅ V D_6/{e, r^3} = { {e, r^3}, {r, r^4}, {r^2, r^5}, {s, r^3s}, {rs, r^4s}, {r^2s, r^5s} } ≅ D_3 となったわ。 D_3は非可換だから、これで非可換な商群が見つかって、>>420 の疑問に答えられたわ。 >>465 ごめんなさいね。 あたしものぐさよ。 二面体群はかってにD_4イメージしてて、 正規部分群は裏返しなしの回転全てだけイメージしてたわ。 言われてみれば確かに他にも正規部分群あるね。 忘れてたわ。 しかもあなた、D_5にD_6まで全部調べたの? 本当に凄いわね。あたしには絶対できないわ。 しかも商群が非可換なものを見つけるなんて!! あなた多分群についての感覚はそこらの数学科の人達よりよっぽど上だわ。 あたしだって商群が非可換になることがあるのは理屈では知ってるけど、 実際に具体例でいじったことないもの。 ん?そんなことはないか。有限群に限らなければ。 でも有限群に限らないと「理屈では確かにそうよね」 的な側面が増えるから有限群で具体例いじるのとは訳が違うわ。 ちなみに今イメージした無限群で商群が非可換なものの例は、 二行二列の正方行列(別にn行n列でもいいんだけど)の乗法群に対して、 正規部分群{1, −1}で商群とれば、そりゃ非可換になるでしょ、って例。 とくに具体的にいじるでもなく、元の乗法群が非可換なの知ってるから しかも成分が全て正の行列同士だけでも既に非可換だから、 {1, −1}で割ったくらいで可換になるわけないのよ、って考えただけ。 あまり具体的ではなくて、どちらかというと観念的作業よね。 というかあなた、ゆくゆくはガロア理論理解したいっていってたわよね。 ガロア理論で使う群論はもう十分だと思うわ。 (ガロア群で有限群出てきて、その部分群が正規かどうかとか重要だけど、その程度の群論はバッチリじゃん) ガロア理論をはやく理解したいなら、もう環論体論に進んでいいんじゃない? ガロア理論で使う環論や体論は、可換環や可換体で足りるし、そんなに大変ではないと思うわ。 あ、あ〜あとガロア理論では体の自己同型群を考えるから、 その準備運動として、群の自己同型群を少しいじっておくのもいいかもしれない。 群の自己同型写像全体が群になっているっていう話。 その部分群で内部自己同型写像なんてのあったりするけど、 もう少し群論いじってからと思うなら、そういう方向でいじってみるのもありかも。 ちなみに話変わるけど、カミングアウトしてない人から結婚話振られたら、 こればっかりはご縁だからね〜で流すわ。 必要ならあまり結婚願望強くないし〜なんて付け加えれば、 まあだいたいそれでその話は終わるわ。 っていうかその話したくないオーラが相手にも伝わるからだと思うけど、 それくらい言えば相手も大抵それ以上突っ込んでこないことが多いわ。 あまりしつこいようなら、 「あのねえ、世の中結婚が全てって人ばかりじゃないのよ・・・」 とか視野の狭さを指摘するような話をするかもしれないけど、 そこまでいく人はまれだと思うわ。 あ、もちろん正方行列って、正方行列全てではなく正則行列のことね。 行列なんて久しく考えてなかったから言葉遣い間違えたわ。 逆行列持つものに限らないと乗法群にならないものね。 文章中の正規部分群{1, -1}の中の1って [1 0 0 1] の2×2単位行列のことね? >>421 書いた後でなんとなくD_6/{e, r^3}が非可換になりそうな予感がしたから、がんばってD_6まで調べてみることにしたのよ。 二面体群のこともいまいち理解できていない感じがしたから、二面体群により親しむ目的も兼ねてね。 それとね、二面体群は正n角形のn個の頂点の置換と同一視できるからS_nの部分群と同型である、という記述を見て 概念的には分かったんだけど、具体的にどう対応するのかあたし理解できていなかったのよ。 けど、だいぶ時間がかかったけど、理解したの。 正n角形の頂点を回転や裏返しする操作 f ∈ D_n を考えるわ。正n角形の頂点に順番に1, 2, …, nと名前をつけて f に対応する S_n の要素をσとすると、σはどういう置換になるのかってことなんだけど、 操作fの終了後に頂点 i があるその場所に、操作前にあった頂点が j だとすると、σ(i) = j となるのね。 最初、感覚的に σ(j) = i の気がしちゃってたんだけど、これだと g ∈ D_n と τ∈ S_n が対応するとした時 g ∘ f とτσが対応するようにならないのよ。 σ(i) = j(したがってσ^{-1}(j) = i )となることを理解するのに馬鹿みたいに何時間もかかっちゃったけど、分かってすっきりしたわ。 これでD_nがS_nのどういう部分群と同型になるかちゃんと理解できたわ。 まず r は巡回置換 (1 2 … n) に対応するわ。 sを正n角形の中心と頂点nを通る線を軸とする反転とすると、sは nが奇数なら (1 n-1) (2 n-2) … ((n-1)/2 (n+1)/2) に nが偶数なら (1 n-1) (2 n-2) … (n/2-1 n/2+1) に対応するわ。 従ってD_nはこれらから生成されるS_nの部分群と同型になるの。 例えば D_5 は (1 2 3 4 5) と (1 4)(2 3) から生成されるS_5の部分群と同型、 D_6 は (1 2 3 4 5 6) と (1 5)(2 4) から生成されるS_6の部分群と同型なの。 これで>>319 の最後にある疑問にも部分的に答えたかしら。 位数が12までの非可換群でまだ調べてないのは位数12のdicyclic群ていうのだけになって、今はこれを調べ中よ。 これより高い位数の非可換群は、まず位数14のD_7があるけど、これはD_5と似た感じになることが目に見えているからもういいわ。 Wikipediaによると、その次の位数16の非可換群は9個!もあるそうで、さすがにこれ以上調べるのは無理w 群の具体例を調べてて感じたんだけど、群論の本もこういう具体例をいっぱい載せてくれたらいいのにと思ったわ。 とはいえ、あたしが今まで作ったノートがすでに20ページ超えてるから、市販の本で資料だけにそんなにページ数割けないのかもね。 数学の本て、定義→演繹のスタイルが定番だけど、先に具体例をいくつも出してから 「こんな法則がありそう」→「法則が証明できた」って流れの本があっても良くない? あたしは具体例を調べれば調べるほど、群論の内容が理解がきてきたわ。 例えば積の表を作る時に、正規部分群の剰余類ごとにまとめて作ると、 できた表をブロックに分割するとそのまま商群の積の表になるって発見して、気付けば当たり前なんだけど面白かったわ。 共役作用の表から、軌道・固定部分群の定理の具体例をたくさん確認できたし。 あとSylowの定理1〜3、すべて勉強して一応証明も理解したんだけど、あたしが調べた例でも定理の内容を確認できたわ。 例えばD_6の正規でない部分群で {e, r^3, s, r^3s}, {e, r^3, rs, r^4s}, {e, r^3, r^2s, r^5s} と、 位数4の部分群が3つあったんだけど、12 = 2^2 × 3 だから、これらがD_6のSylow 2-部分群よね。 定理にいうようにお互いに共役になったし、Sylow 2-部分群の個数3は、12/2^2を割り切るし、2で割ると1余るわ。 いつもながら勉強のアドバイスありがとうね、ものぐささん。 結婚話はね、特に年上の人に振られる方が困るのよね〜。親戚のおばちゃん的に、良かれと思って話してくるからね。 そういう人の態度って責められるものでもないし、あたしも隠してる罪悪感もありつつ、ホモバレたらどうしようって恐怖もあってね。 行列の1はおっしゃる通り単位行列よ。 あたし位数12の四元数群なんて知らなかったからビックリしたわ。 有限群論はもうあたし、あなたにかなわないわ。 そこまで具体例を地道に調べたなら、もうかなり地力がついてるはずだわ。 教材はね〜 おっしゃる通り具体例たくさん扱った方が理解が深まるのは間違いないんだけど、 大学の授業で使うなら定義定理証明に、先生によってはちょっとした具体例が精一杯だものね。 独学用に具体例盛りだくさんのもあっていいとは思うけど、 やっぱりページ数がすごいことになりそうよね。 具体例をウリで出版するなら位数20くらいまでは載せないと格好つかないだろうけど、 そんなことしたら収拾つかなくなりそうよね。 「大学の教材より具体例を多目に載せてます!」ってのをウリにするのがせいぜいかしら。 「こんな法則がありそう」→「法則が証明できた」って流れ・・・本当はそれが理想よね。 でもシローを沢山の具体例で確認できたなんて羨ましいわ〜 そこまでやればあたしももっと群論得意になったでしょうに。 あたしはシローの時は証明一応理解して、一つか二つの例で確かめて済ませてしまったような気がするわ。 結婚話してきそうな年上の人には近づかないようにしたら? クラス会なら基本同い年だから平気じゃない? あとはどの範囲までホモバレしていいと思うか、とかにもよるわよね。 そういえばあまり関係ないけど昔120歳になった泉重千代さんが誕生日のインタビューで、 「とのような女性が好みですか?」との質問に「年上の人」と答えたのを思い出したわ。 あの歳でこのウイットは凄いと思ったわ。 なんとなく本屋に行ったら、加藤文元先生の「ガロア理論12講」て本が売ってたけど、これどうなのかしらね? あたし、この人のことはこのスレで知って、イケメンってこととチャート式の本出してるってことしか知らないのw つーかAmazonで「ガロア」で検索すると本がいっぱい出てきて選ぶのめんどくさいわw あと「100年前の東大入試数学」て本も本屋で売ってて、これは面白そうだから買ったわ 大正前後の入試問題なんだけど、問題文が旧字体カタカナ文語調または英語なのw 鬼滅の刃の頃よねw あたし古文とか昔の雰囲気のもの好きだから面白いわ 今の高校生ではそもそも読んで理解できない人が多そうな問題文なのw しかもやたら難しそうな問題が多くて、パッと見た感じ、あたしでは解けなそうなのが多いわ。 説明見ると、例えばテイラー展開の知識を前提としている問題とかあるみたいだから それなら今の高校生が解けるレベルを完全に超えてるわよね。 でもよく考えると、旧制大学だから今の大学2年か3年からの過程の相当するのかしら? それにしても100年前でそのレベルってすごくない?! 国全体の教育体制は今の方が絶対整っているはずだし、今は参考書もいっぱいあって簡単に手に入るけど 案外100年前の方が今よりレベル高かったのかもね あたしも加藤文元って人知らなかったのよ。 ネットで調べて専門分野見るとかなりあたしの指導教官と近いから、 名前知ってても良さそうなものだけど、あたし加藤先生といえば加藤和也先生しか知らないのよね。 当該分野のいろんな大学の大学院生が集まる合宿形式のセミナーにもいなかったし。 あたし彼と世代近いし、そのセミナー京大の人もいたのに、彼は参加してなかったのね。 なぜかしら。 本屋に売っていたという本、目次をネットで見たんだけど、 ガチ勉強するのではなく、ガロア理論が理解できる程度に勉強できればいいなら、 まあちょうどいいかもしれないわね。 ただ、どこまでを既知として書いているのかよくわからないのよね。 群論をかなり丁寧に書いているっぽい割には環論体論ほとんど触れずに いきなり体の代数拡大に入ってるし。 本って相性も大きいから、良し悪しを現情報だけで判断するのは難しいわね。 あたしの時代の感覚で「いい本」ってのも、今の時代ならもっといい本がでてるかもだし、 著者が信用できる人かどうかも大きいと思うけど、あたしが知ってる人古い人だし。 ちなみにあたしの知ってる範囲で、そこまでガチではなくてガロア理論の本書いてる人調べてみたら、 草場公邦って人が「ガロワと方程式」って本書いてるみたい。 目次の量とページ数くらべたら、いろんなこと書いてる割にそんなに分厚くないから、 それぞれはさらりと流してるのかしらね。 流して読んでもいいし、それぞれいちいち突っ込んで調べながら読んでもいいかも。 一度切るわね。 今と昔のレベルについては、あたしは正直最近の教育レベルはかなり下がってると思うわ。 とくに20年くらい前だったかしら? ゆとり教育とやらが始まって数学教育には絶望したわ。 円周率が3ってどういうことよ? 本来円周率って、その定義を理解したうえで、 その数値が3よりやや大きくて割り切れない不思議な数ってことで、 神秘的な感じがして好奇心を刺激するものだったじゃない? だから概数としても3.14ってちょっと謎めいた数でやってたじゃない。 10年くらい前だったか、高校の内容から行列もなくなったし。 逆にあたしが知らないくらい昔はかなり無茶苦茶に詰め込んでいた時代もあったらしいわよ。 位相とかやってたとか、本当かしら? それを考えたら戦前に相当高レベルのことやっていたとしてもあまり驚かないわ。 そもそも江戸時代の和算のレベルは世界的にも極めて高く、 トップレベルは現代の世界のトップレベルとも遜色なく、 民衆レベルもかなり数学人気があってレベルも高かったことがいろんなテレビや本を見てわかるわ。 まあテイラー展開を高校でやってた時代があったかどうかは知らないけど。 >>471 親切に調べてくれて本当にどうもありがとう! そうよね、確かに本は好みとか相性があるから、実際に読んでみるしかないのよね。 草場公邦さんの本、Amazon見てみたらレビューでも評判良いし 本屋さんに行ったら現物があって、薄くてがんばれば読みきれそうだから買ってきたわ。 目次や索引見る限り、環って言葉は出てこないみたいだけど、 ガロワ理論を勉強するのに環論は知らなくてもとりあえず大丈夫なのね? あたし代数の本は、群論の入門書と、ガロワ理論のことをほんの少しだけ紹介してる本と、あと そのうち勉強しようと思って買ったまま本棚の肥やしになってるAlgebraみたいな題名の分厚い本しか持ってなくて でも完璧主義だから本を途中から読むの嫌だから、もしそういう厚い本を読むなら最初から読むしかなくて そしたらきっと線形代数の話とか始まったりしていつガロワ理論を勉強できるか分からないからどうしようって思ってたの。 だからガロワ理論だけの本でとりあえずサクッと勉強できれば良いかなとは思ったんだけど でも300ページとかあると片手間で読むのはきついわねって思ってて。 この薄さならがんばれそうだわ。まあ、薄い方がかえって難しい可能性もあるけどね… あたし、ほとんどの数学書、最初の方の例えば1/4とかを読んで、 「あ、なんかよく知らないよく分からないのが出てきたわ。他の本で補習しましょ」 とか思って別の本を読み始めて、また途中で挫折してってのを繰り返してるのw そして途中で中断した本に戻った場合は、また最初から読み始めるのw 草場さんの本の前書きに、ガロワが18〜19歳で作った理論で予備知識も要らないから やる気になれば現代人にとって理解するのは簡単、て書かれているわ。 そうよね、ガキが作ったものがBBAのアタシに分からないはずないから、がんばるわw ところで、いろいろな大学の院生が集まる合宿ってとても楽しそうで良いわね。 専門的になってくると自分の学校の中だけだとお話できる相手がいなくなっちゃうのよね? 工業高校卒で就職したアタシにとっては???な問題ばかりだけど、大学いく人達はこれが理解できちゃうの? p^q+q^p が素数となる素数p, qを全て求めよ。 京大の問題だって。 >>472 ゆとり教育の話だけど、教科書には円周率は3.14くらいって書いてあるけど 問題で約3で計算していいみたいのがあったのが誇張されて広まったとかじゃなかった? そういえばあたし中学の頃、円周率60桁くらい暗唱してたわw 高校の学習指導要領って、どうやら行列が入っている時代と複素数平面が入っている時代があって 時間が足りないから、どちらかが入るともう片方がなくなるっていうのを何回も繰り返してるらしいわよ。 あたしも教科書に行列のってた記憶があるけど、2x2行列しか出てこないし、計算方法が書いてあるだけで 行列が線型写像であるとかそういう数学的意味は何も説明なかったから、ほんと馬鹿みたいと思ってたわ そんなただの計算ゲーム教えるぐらいだったらなくて良いんじゃない?ってなったんじゃないの 和算は面白いわよね。数学の問題を書いた算額を神社やお寺に奉納してたっていうセンスが日本人すごいと思うわ 失礼、よく調べたら「行列 vs 複素数平面」じゃなくて「1次変換 vs 複素数平面」だったみたいね。 あたしの時は行列はのってたけど「1次変換 」が無かったみたいね。 「1次変換 」の内容で、行列が線型写像であるとかそういうこと習ったのかしら。 >>479 >>436 にあるわ。あなた別人なの? この問題有名なのかしら。 じゃあ、 x^3+3367=2^n を満たす正の整数の組(x, n)を全て求めよ。 数オリの問題だって。 >>473 買ったのね。 環論載ってないならなくてもいいのかもね。 正直あたしも環論はガロア理論的には、 体論の導入として役に立っただけのような気もするし。 ただ、ガロア理論とは別に整数論考える際には環論は役に立つから、 うさぎにはいずれ環論もやって欲しいとは思うけど。 algebraみたいな題名の分厚い本って何かしら? 洋書かしら? 気になるわ。 草場公邦の本は多分、比較的読みやすいと思うから頑張って読んでみてね。 それから、完璧主義って、初めての内容を読む時はあまりオススメできないわ。 完璧主義だと必ずどこかで止まってしまうもの。 多少よくわからないところがあっても、とりあえずまず読み進めることをオススメするわ。 それでどうしても読み進めなくなるほどわからなくなったときに初めて わからなくなった原因と思われる所を調べてあげればいいわ。 ちょっと調べて、キチンとわからなくても、 読み進める程度にイメージできたらまた先を読み進める方を優先した方がいいと思うわ。 なんとなくでいいから、まず一通り読み終えてみて、そしたらわからなかった所のうち、調べるべき優先順位がみえてくると思うから、 あとはその優先順位と、どの程度調べたらいいかのバランスを考えて調べていけばいいわ。 全てわからなくても、知りたかったことのおおよその全体像が見えれば、 そこから先はどの程度の完璧度を求めるか自分で調節できるものね。 おおよその全体像が見えればそれで満足するかもしれないし。 ガロア理論に限っていえば、なぜ五次以上の解の公式が存在しないかの証明が納得いけば、 とりあえず満足できるのではないかしら? 合宿形式のセミナーってね〜 あたしそこでの講義の内容はほとんどわからなかったわ。 いろんな大学の人たちとの交流が楽しかった、だけだわ。 まあそれもけっこう大きなことだけどね。 >>476 円周率に関して、ゆとり教育の時にどうだったかは、あたしそんなに詳しくないから、 あなたの言うとおりかもしれないわ。 ちなみにあたしは円周率の暗唱は2〜30桁程度までだったわ。 高校の指導要領って、あたしの高校時代は一次変換まであったのよ。 複素数平面はなかったかも知れないけど、一次変換はかなり重要な内容だったわ。 複素数平面もできれば入れたいわよね。 だったら確率統計でも削れば? ↑応用数学を目の敵にする純粋数学信奉者の発想よw >>483 持ってる本の一冊はMichael Artin著なんだけど、勉強できてないうちに第2版が出ちゃったわ。 もうひとつはMacLane & Birkhoffよ。こちらは故人だから新しい版が出る心配ないわねw あたし数学に限らず手に入れたけど読めずに溜まってる本いっぱいあるから恥ずかしいわ。 あたし完璧主義だから、数学の本読む時は基本、演習問題を全部解きながら読むの。 だから解けないのがあるとなかなか先に進めなくて困るのよw まあ、時間かけても分からないのがあったらしょうがないからとばすけど。 最近群論を勉強してたのも、Introduction to Lattices and Orderていう本を読んでて 代数の本じゃないけど、群論の(正規)部分群が例で出されたり これから群論の準同型定理に似たことをやるわね、みたいな話になったりしたから 「正規部分群とか準同型定理ってなんだっけ? 群論復習しなきゃ」って思って いったん中断して、群論の入門書引っ張り出して読んでたからなの。 それで正規部分群のイメージつかめないわって思ってたとこで、ものぐささんが助けてくたのよ。 おっしゃる通り、完璧主義になりすぎないでとりあえず一通り読むのもありかもね。 分からないところを調べるにしても、今はこうしてネット掲示板でアドバイスもらったり Wikipediaで調べたりできるから、本当に助かるわよね。 インターネットがない時代は勉強するのどれだけ大変だったのかしら?って感じね。 あたしも数学じゃないけど、学生のとき合宿のサマースクールに参加したことあるわ。 全然分からない授業もあったけど、みんなそんなもんなんじゃないかしら。 円周率のこと調べたらWikipediaに記事があったわ。 https://ja.wikipedia.org/wiki/ 円周率は3 よく考えると「一次変換」って「線型写像」の別の訳語に過ぎないわよね。 ちゃんと意味を教えてもらうなら、高校でやる意味はありそうね。 あたしが線型代数に苦手意識あるのも、高校でちゃんとやらなかったせいもあるのかもね。 あたしも統計とか馬鹿にして勉強しようとさえしなかったんだけど、 実は一般の人にとっては、群論とかよりはるかに重要で実用性あるのよねw 正規分布の意味とか式とか、あたし知らないし、今更だけどちゃんと知りたいと思うわ。 実際に何かのデータをとると、正規分布にしたがうのよね? 確率も特に興味なかったけど、測度論を勉強しようとした時に関係あることを知って これも勉強しなきゃって思ったわ。できてないけどw >>482 難しいわね。あたしには解けないわ。 3367を超える最小の2のべきは 2^12 = 4096 で、実際 9^3 + 3367 = 4096 だから (9, 12) は答えのひとつね。 それ以外にあるかなんだけど、アタシの勘ではなさそうなんだけど、証明は分からないわ。 x > 9, n > 12 で x^3 + 3367 = 2^n となるものがあったとして、 9^3 + 3367 = 4096 との差をとると、 x^3 − 9^3 = 2^n − 4096 となるわ。ここで m = n − 12 とおくと (x − 9)(x^2 + 9x + 81) = 2^12(2^m − 1) となるわ。 x^3 + 3367 = 2^n を満たす x は奇数で、したがって x^2 + 9x + 81 も奇数なので このことから x^2 + 9x + 81 が 2^m − 1 を割り切ることが分かるわ。 だからある整数kを使って 2^m − 1 = k(x^2 + 9x + 81) と書けて、x − 9 = k ∙ 2^12 となるわ。 ってとこまで考えてみたんだけど、これ以上は考えを進められなかったわ。 嘘でしょw アタシ見た瞬間分かったわ 数オリって書いてあるからどうせnは3の倍数なんだろうなと思って試したら 本当に3の倍数だったわよw 本当にって、どうやって確認したの? そのプロセスを書いてよ。 >>487 どういうこと? (9, 12)以外の答えを見つけたの? それとも(9, 12)以外に答えがないことを証明したの? まあnが3の倍数なら移項して因数分解できるから、 nが3の倍数だといいな、と思いつつ、 3の倍数の場合とそうでない場合に分けて調べてみるのは けっこういい考え方なのかもしれないわね。 思ったんだけど、もし n = 3k なら x^3 < x^3 + 3367 = 2^n = 2^{3k} = (2^k)^3 だから x < 2^k、つまり 2^k ≥ x + 1 ね。したがって x^3 + 3367 = (2^k)^3 ≥ (x + 1)^3 = x^3 + 3x^2 + 3x + 1 つまり 3x^2 + 3x + 1 ≤ 3367 x^2 + x − 1122 ≤ 0 (x + 34)(x − 33) ≤ 0 となって x ≤ 33 が分かるわ。 >>486 から、x ≡ 9 (mod 2^12) だから、x = 9 となるしかないことが分かるわ。 そうすると、あとはnが3の倍数でない時の処理ね。 >>495 姐さんすごいわね。mod 63で考えるってどうやって思いつくの? 最後の 2^18 − (2^6 − 1)^3 の意味が分からないから説明してくださる? 2^6 − 1ってどこから出てきたの? nが24以上の場合もこれで説明されているの? wolfram姐さんは出題者とは別の方よね。出題者さんの用意してた答えも知りたいわ。 >>493 さんは >>495 さんと同一人物かしら? 495は単純計算とは言っても簡単な計算ではないわ。 機械がないときついわ。 18以上の場合も説明がよくわからないわ。 もっと手計算ですむ程度の手間で 分かりやすく解いて欲しいわ。 分かったわ。mod 7で考えるの。まず 0^3 ≡ 0, 1^3 ≡ 1, 2^3 ≡ 1, 3^3 ≡ 6, 4^3 ≡ 1, 5^3 ≡ 6, 6^3 ≡ 6. 一方 2^1 ≡ 2, 2^2 ≡ 4, 2^3 ≡ 1, 2^4 ≡ 2, … となって、2^n は 2, 4, 1のパターンの繰り返しになるわ。 3367 ≡ 0 だから x^3 ≡ 2^n となるけど、上の計算から x^3 ≡ 2^n ≡ 1 の可能性しかなくて、こうなるのはnが3の倍数の時に限るわ。 あとは>>494 に書いた通りね。 その7はどこから出てきたのよ 7の必然性はどう落とし前つける気? これが説明出来れば自ずと63の出どころも分かる >>500 落とし前つけるって何よw 恐いわw 分からないわ。mod 63を見て試しにその約数で調べてみただけよ。 こんな問題、いったいどうやって解き方思いつくの? あえて言うとすれば、nが3の倍数だと示したいから、3つおきに繰り返すものを探すってことなのかしら? wolfram姐さんがどうやって63を思いついたのかの説明待ちね。 あとは>>487 さんや出題者さんの解説待ちね。 あら、7っててっきり3367の最小の素因数ってことで出てきたのかと思ったわ。 modで考えるときに3367なしで考えられる、できるだけ小さな数ってことで選んだのかと思ったわ。 うさぎさん、そうではなかったのね? >>502 あたしはそう考えたわけではなかったわ。 3367を割り切らない数でのmodを考えて 3367 ≡ a となったとしても x^3 + a ≡ 2^n を解けばいいだけだから。 実際、63は3367の約数じゃないけど、wolfram姐さんはこのやり方でnが6の倍数だって見抜いてるでしょ。 簡単に繰り返すパターンを作りたいから、2^j ≡ 1 (mod 2^j−1) を利用したってことだと思うわ。 j = 6 なら 2^j−1 = 63、j = 3 なら 2^j−1 = 7となるわ。 >>496 自己レスだけど、>>495 の最後の式の意味分かったわ。 要するにあたしが>>494 でやってることと本質的に同じ。 x^3 + 3367 = 2^18 = (2^6)^3 なら、x < 2^6、つまりx ≤ 2^6 - 1となるけど、 そうすると 2^18 - x^3 ≥ 2^18 - (2^6 - 1)^3 > 3367となって矛盾ってことね。 24以上の場合はこの差がさらに開くからだめってことね。 ちなみに、>>494 の後は 2^n = x^3 + 3367 > 2048 = 2^11 2^n = x^3 + 3367 ≤ 33^3 + 3367 = 39304 < 65536 = 2^16 から、11 < n < 16となって、3の倍数である n = 12 と n = 15 の場合だけ調べればいいから、 >>486 みたいに複雑に考える必要はないわね。 出題者よ。 だいたい出揃ったようだから、想定していた解法を紹介するわ。 前半はまずnが3の倍数であることを示すんだけど、やり方は>>499 の通り。 後半はn=3mとして2^m=kとすると、与式は x^3+3367=k^3 k^3−x^3=3367 (k−x)(k^2+kx+x^2)=3367 と変形できるけど、3367は素因数分解すると7*13*37だから、 また、前のカッコの二乗より後ろのカッコの方が大きい、かつ必ず正であることから、 前のカッコと後ろのカッコの組み合わせは、 (1, 3367), (7, 481), (13, 259)の三通りに限られるわ。 それぞれの場合の(k, x)を求めると、(34, 33), (16, 9), (15, 2)になるんだけど、 ここでkは2のべき(2^m=k)だったから、(k, x)=(16, 9)しか適さないことがわかるわ。 そうするとm=4だからn=3m=12, よって(x, n)=(9, 12)が唯一の解であることがわかるわ。 以上が想定していた解法よ。 >>494 のxの範囲を絞り込む方法はあたし全然考えていなかったけど、 上手いわね。素晴らしいわ。 アタシが最近解いた問題で受験生にぴったりだと思ったものを出してみるわね よかったら解いてみて f∈ℝ[X]でf(ℝ-ℚ)⊂ℝ-ℚを満たすものを全て求めよ >>482 の問題、よくできてるわね。 m^nが出てくる時にnをjで割った余りを調べたい場合、 mod (m^j-1) を考えるとうまくいくことがある、ていうのは勉強になったわ。 でもさ、そもそもこの問題を解く時に「nが3の倍数かも」って思うのだとしたら 「コンテストの問題でうまく解けるようにできているはずだから、きっとx^3に合わせてnも3で割り切れる」 ていう、数学的・論理的思考とは違う何か(空気を読む力かしらw?)を使っている気がしてもやもやするの。 例えばちょっと数を変えて x^3 + 1319 = 2^n x^3 + 7463 = 2^n とかにしたら、とたんに解けない問題になるのかしら? >>510 nが3の倍数云々に関しては、 >>490 的な考え方なら、 コンテスト云々とは関係なくて、 数学的思考とは違う、 とまではいえないのではないかしら? >>510 てゆーかあなたが>>499 でやったやり方は、 nが3の倍数ではないか、という前提なしに、 nが3の倍数であることを導いてるじゃない? 510で例に出した問題も、 mod7か15、または31あたりでやれば 上手くいかないかしら? >>509 すぐに範囲外!範囲外!って騒ぎ立てるの バカマンコみたいだからやめてほしいわ。 >>513 ここは基本的に数学が専門ではない理系の人が想定されているから、大学受験の範囲外だとダメなのよ。 >>511 うーん、そうなんだけど、あたしが言いたいのは、nが3の倍数じゃないと解けないの?ってこと。 一般的な解法はないの? >>499 は、3の倍数だったらいいなという希望のもと、mod 2^3-1を調べるという行為でしょ。 調べて運良く3の倍数だったらいいけど、そうじゃなかったら詰むの? mod 15 や 31 で考えると、nを4や5で割った余りについて何か分かるかもしれないけど nが3の倍数じゃないと、因数分解を考えたり>>494 の方法を使ったりすることができないのよ。 >>510 に書いた例は(9, 11)と(9, 13)が答えになっているけど、これ以外に答えがあるかは分からないわ。なさそうだけど。 >>513 あなた>>508 さんなの? まずさ、ℝ[X]ていう表記が、あたしを含め一般人には馴染みの無いものなのよ。 これ、実数係数のXの多項式の集合のことなのね? ほとんどの人にとっては問題の意味すら分からないから「受験生にぴったり」って冗談とか煽りに見えるのよ。 でもそういう意図で書いたわけではないのね? それなら、表記の意味を説明したり、高校までの知識で解ける、とか書いたらいいと思うの。 または最初から 「実数係数の多項式f(X)で、どんな無理数aについてもf(a)が無理数になるようなfを全て求めよ」 みたいに、みんなに分かるように書いたらどうかしら? そうじゃないと「どうせ高校までの知識では解けないんだろうな」て思われて、誰にも挑戦してもらえないわよ。 あたしも煽りだと思ったから無視しようと思ってたし。 でもそうじゃないのね? >>516 >でもそうじゃないのね? ええ、もちろん このままスレがなくなるのは寂しいからカキコ ちょっと考えたけど分からないわ あたしの勘だと有理数a, bを用いて aX + b となるもの全てかな?それ以外はダメな気がする 答え教えてね! >>518 それって、a≠0でbは0でも可、よね? >>519 は何か変だけど、言いたいことは分かる気がする >>519 あ、その通りね。ちゃんと考えていなかったわ。 おかげで気付いたけど、a = 0の時は定数項が無理数ならいいわね。 書き直すと、0でない有理数aと任意の有理数bでf(X) = aX + bと書けるものと 任意の無理数cでf(X) = cと書けるものになるかしら。 定数項が無理数だと、f∈ℝ[X] にならないわよ。 f∈ℝ[X]がf(ℝ-ℚ)⊂ℝ-ℚを満たしている deg(f)>0⇒f∈ℚ[X]を示せ >>524 これは何なの? >>508 の問題のヒントなの? コメントも何もなく問題だけ書かれても意味わかんないわ ちゃんと読む人に意図が伝わるように書いて、会話にしてよ 二行目は一行目の必要条件なのか知らないけど、十分条件ではないわよね 例えば f(X) = X^2 なら deg(f) = 2, f ∈ ℚ[X] だけど f(√3) = 3 ∈ ℚ となるわ そういうのがあるから、2次以上の項があるのはダメかなって気がしたのよね >>528 大学入試で?? とりあえず1次式に限れば分かったわ。f(X) = aX + b, a ≠ 0 とするわ。 aとbのうち片方だけ無理数の場合は、-b/aは無理数で f(-b/a) = 0 は有理数だから条件を満たさないわ。 次にaとbの両方が無理数の場合を考えるわ。 もし-b/aが無理数なら、上と同じで f(-b/a) = 0 が有理数だから条件を満たさないわ。 もし-b/aが有理数なら 1/a - b/a が無理数で f(1/a - b/a) = 1 が有理数だから条件を満たさないわ。 2次以上の場合は分からないわ。 大学院入試なの? 「あなた方」ってw そもそもこれちょっとでも解こうとしたのアタシだけでしょ あたしは>>518 に書いたけど分からないから早く答えを教えて欲しいの >>524 が大学院入試な訳がない あまりにも簡単すぎる 大学入試なら程よい問題だろう だから、記号にこだわってる大馬鹿は引っ込んでて〜 何度も言わせないで〜 なんか荒れてきたわね あたしは高校で習わないことを話してはいけないとは思ってないわ でも問題を出すんだったら、読む人が理解できるように書かなきゃ不親切だし 解答してもらうことも期待できないから、出題者にとってもデメリットよね みんなと交流する気がないなら、なんでわざわざ掲示板に書き込むのか分からないわ もう誰も解答書かないだろうから、出題者は出てきて解説しなさいよ ていうかもう我慢できなくなったから調べたわ。 https://math.stackexchange.com/questions/2202087/fx-axb-for-some-a-b-in-mathbbq-if-f-mathbbq-subset-mathbbq-and この問題とほぼ同じね。解答を説明するわ。 f(X)をn次式とするわ。y = f(x) のグラフ上の点で、y座標が y_0, y_1, …, y_n の異なる有理数になる点を選ぶわ。 それらの点のx座標 x_0, x_1, …, x_n は、fの性質からすべて有理数になるわ。 ここでラグランジュ補完を使えばfが定まって、この係数は有理数になるのね。 https://ja.wikipedia.org/wiki/ ラグランジュ補間 あたしはこんなテクニック知らなかったわ。または単に f(X) = a_n x^n + a_{n-1} x^{n-1} + … + a_1 x + a_0 とおいて x_0, x_1, … x_n を代入したものを作って、この連立一次方程式を解けばいいんだけど そうすると、この x_0, x_1, … x_n のべきできた行列が逆行列を持つかどうかが問題になるんだけど これはヴァンデルモンド行列と言って、x_0, x_1, … x_n がすべて異なる時に逆行列を持つんだって。 これも線型代数ちゃんと勉強していないあたしは知らなかったわ。 逆行列を持つなら、fの係数 a_0, a_1, …, a_n は有理数の加減乗除で出るから有理数になるわ。 次にfが2次以上でないことを示すんだけど、二人の解答者が異なる解法を示しているわ。 どんな無理数を入れても無理数が出てくるという性質は、式全体に有理数を足したり0でない有理数を掛けたりしても変わらないから、そうして変形したものについて調べれば十分なの。 fは係数がすべて有理数だから、適当な整数をかけて、適当な整数を足せば、xの最高次の係数が正で、定数項が0になるわ。 以下ではこれを改めてfとするわ。 ここでaを十分に大きな素数とすると、f(x) - a = 0 は最高次の係数が正だから、実数解を持つわ。 もしこの解が互いに素な整数b, cを用いて b/c と表せるなら、有理根定理(あたしこんな定理知らなかったわ)から bはaの約数、cは最高次の係数の約数となるわ。aは素数だから b = a か b = 1 ね。 最高次係数の約数cをひとつ固定して考えると、xが十分に大きいと f(x) ≈ (最高次の係数) x^n だから aを十分に大きく取れば f(a/c) - a > 0 となるから、a/c は f(x) - a = 0 の解となりえないの。 b = 1の場合ははっきり書かれてないけど、aを十分大きく取れば(fの係数の絶対値の最大をmとすれば、nmより大きくすればいいわね) f(1/c) - a < 0 となるから 1/c もf(x) - a = 0 の解となりえないの。 以上から、f(x) - a = 0 の解は無理数ってことになって矛盾するわ。 もうひとりの解答ね。上と同様に、fは整数係数として、最高次の項を ax^n とするわ。 ここで a^{n-1}f(x/a)を改めてfとおけば、最高次の係数が1で(そういうのをモニックっていうんだって)それ以外の係数が整数になるわ。 fが2次以上だから、十分大きい整数Nをとれば、x ≥ N なら f′(x) > 1 となるわ。 すると f(N+1) と f(N) は整数で、平均値の定理から f(N+1) - f(N) > 1 となるけど、中間値の定理(これ高校で習うっけ?)から f(c) = f(N) + 1となる c ∈ (N, N+1) が存在するわ。 f(c) = f(N) + 1が有理数だから、仮定からcも有理数だけどfがモニックだからcは整数となって c ∈ (N, N+1) と矛盾するの。 ってことなんだけど、あたしモニックていうものを知らなくて最後の部分わからなかったから調べたんだけど 整数係数のモニック方程式は整数以外の有理数解を持たないっていう性質があるのね。 リンク先の問題では f(ℚ) ⊂ ℚ という性質も仮定されているけど、実際には必要ないわね。 >>508 では f(ℚ) ⊂ ℚ という条件がないから、結局あたしが>>521 に書いたものが答えになると思うわ。 この問題が大学院入試として簡単すぎるかどうかあたしは知る由もないけど、 表記の問題は別としても(>>516 のように書けば高校生でも理解できるけど)大学入試問題としてはありえないのは明らかね。 >>517 = 出題者だったの? ちょっとでも信じたアタシが馬鹿だったわ。やっぱり煽りや釣りのたぐいだったのね。 もしそうじゃないんだったら、一般的な高校生が理解できる簡単な解法を示してちょうだいね。 あら、よく調べたわね どうもありがとう どちらの解答も理解はできるけどちょっと難しいわね 難しいというか高度というか もう少し単純に高校生っぽく解けるのに、と思ってしまったわ f∈ℤ[X]と考えてよいことはそこに書いてある以外にも高校生でも十分示せる方法があるのだから、 うさ子がブーブー(⁎⁍̴̆Ɛ⁍̴̆⁎)文句言ってるのはとてもじゃないけど受け付けられないわ じゃあさっさとその方法書けば? 書かない限りあんたは荒らしとして見られるのよ。 f∈ℚ[X]は数学的帰納法ですぐに分かるから省略するわね f∈ℤ[X]と考えてかまわない このあとは上でうさ子が紹介してくれたように色々な方法があるんだろうけど、アタシは最初見たときもっと単純に次のように考えたわ fの最高次係数と互いに素な素数pをとり、pと互いに素な整数kでk/pがfの値域に含まれるものをとると n:=deg(f)≧2ならば f(X)=k/p の解は無理数である なぜならば、解が有理数だとしてa/b(a,bは互いに素な整数)とすると、 f(a/b)b^n=kb^n/p で、左辺が整数なのでbがpの倍数となり、n≧2より右辺はpの倍数となるが、このときaがpの倍数となり、aとbが互いに素である仮定に反するからである どう見ても大学入試レベルよね うさはわざわざ難しい解き方を見つけてきて難しい難しい言ってるだけだと思うわ >>543 ありがとう。書かれている部分については納得したわ。確かに高校レベルね。 煽りだとか書いたのは言いすぎたわ。ごめんなさい。撤回するわ。 あなたがあまりにも引っ張ってスレも荒れ出したからイライラしたの。 けど >f∈ℚ[X]は数学的帰納法ですぐに分かるから省略するわね ここの部分解説して欲しいわ。 あたしはそもそも f ∈ ℚ[X] を示すところでつまづいたから、その先のことはほとんど考えてもなかったの。 >あたしはそもそも f ∈ ℚ[X] を示すところでつまづいたから、その先のことはほとんど考えてもなかったの。 たしかにそんな感じするわね 帰納法解説してやるかと次数が1の場合の>>529 見たんだけど、なんか変だものね こんな珍妙なやり方を編み出したってことは、つまり、fは無数の有理数に対して有理数の値をとる、という極めて基本的なことにすら気付けなかった……問題文からそれすらも読み取る能力がなかった、ってことよね そうじゃないと529みたいな回りくどい方法をわざわざ書き込むはずないと思うの だから、ひとつだけ訂正させて >あなたがあまりにも引っ張ってスレも荒れ出したからイライラしたの。 これは明らかに間違いよ この話題をあまりにも引っ張ったのではアタシではなく、他でもないあなた、うさ子よ ごく基本的なことに気付けなかったあなたの無能さが招いたことよ > fは無数の有理数に対して有理数の値をとる、という極めて基本的なことにすら気付けなかった……問題文からそれすらも読み取る能力がなかった、ってことよね それは気付いてたわ。だって f(ℝ-ℚ) ⊂ ℝ-ℚ は f(x) ∈ ℚ ⇒ x ∈ ℚ と同値だもの。 でもそれ聞いてもまだどう帰納法を使うのか分からないわ。 確かにあなたはとても有能そうね。 そしてあたしは無能だけど、なんでそれを非難されなきゃいけないのか分からないの。 確かにイライラしちゃったのはあたしの未熟さだけどさ。 問題を出すなら、後で求められた時に解説するのは当然でしょ。 なんでいちいちもったいぶって恩着せがましいのかしら。快く解説できないなら出題しないで。 ていうか前提おかしくない? 問題が出たら、誰かが正しく解答できるまでその話題は終われないの? じゃあ誰も解けない問題が出たらずっと終われないじゃない。 しばらく経って誰も答えられないようなら、出題者が解説して終わらせるべきじゃない? あたしは>>518 の時点ですでにギブアップして、答えを教えてって書いてたでしょ。 だいたいこのスレで積極的に問題を解いているのほぼあたしじゃない。 あたしが解けなかったらその話題は永遠に続くの? あたしには出題されるもの何でも解ける能力はないし、そんな責任もないわよ。 しつこいようだけど、>>508 の書き方にそもそも問題あると思うの。 このスレ見てる人たちって大半が数学科の人なのかしら? 一般人にとっては問題の意味すら分からないから、最初煽りだと思って無視しようと思ったわ。 でもそうじゃないかもしれないと思って一応>>516 を書いたけど これには、数学科じゃない人たちにも問題の意味が分かるようにしてあげる意味もあったの。 それから4日も経ってから「もちろん」だけの返事でしょ。 もう誰もあなたの問題解こうとしないだろうと思ったけど、スレが落ちそうだったから一応書いたのが>>518 よ。 516や518を書いてあなたの相手をしたことは、あたしとしては精一杯の親切だったんだけど あなたにはきっと分からないのでしょうね。 あと「バカマンコみたい」とか「記号にこだわってる馬鹿は引っ込んでて」とかの罵倒もあなたの書き込みなの? そうじゃないとしてもあなたの書き込みが誘発した書き込みであって、そのせいで 余計に誰もあなたの問題の相手をしたくない雰囲気になっていたのが分からないかしら。 ところで今朝>>543 を読んだ時は頭がボーッとした状態だったんだけど、ちゃんと読み直したら なんでf(a/b)b^nがpの倍数だとaがpの倍数になるのかよく分からないわ。 それにpがfの最高次係数と互いに素であるとうい条件がどう関係あるのかもよく分からないわ。 あなたの解法正しいのかもしれないけど、少なくとも無能なあたしに伝わるようには書かれていないわ。 >f(ℝ-ℚ) ⊂ ℝ-ℚ は f(x) ∈ ℚ ⇒ x ∈ ℚ と同値 これって本当? f(ℝ-ℚ) ⊂ ℝ-ℚ は xが無理数ならばf(x)も無理数、 って意味よね。 ならその対偶は f(x)が有理数ならばxも有理数、よね。 だから、同値なのは、f(x) ∈ ℚ ⇒ x ∈ ℚ ではなく、そのじゃない? 荒らしはイジワルだから、そういう細かい間違いをネチネチやりそうよ。 そのじゃない?→その逆じゃない? 荒らしは >fは無数の有理数に対して有理数の値をとる 「無数の」とは書いているけど「全ての」とは書いていないからね。 有理数xに対してf(x)が無理数になることがあり得ることは排除していないわ。 あら? あたしなに書いているのかしら? うさぎは最初からそう書いてるじゃない。 このみっつの書き込み無視してね。 ごめんね。 >>荒らし とにかくうさぎを無能呼ばわりするなら、 あなたはここではなく数学板に行くべきだわ。 うさぎは数学科以外の理系の中では かなりよく数学できる方よ。 だいたいここは数学科以外の理系がメインのスレなんだから、 本来帰納法のやり方も説明しなくてはいけないわ。。 帰納法なんて数学科以外の理系なら、数学Bの数列でちょこっとやっただけなんだから 大して扱い慣れていないわよ。 うさぎはn=1の場合は説明してくれたけど、その先はギブアップしてたわ。 それを >f∈ℚ[X]は数学的帰納法ですぐに分かるから省略するわね これは酷いわ。 基本的に「すぐにわからない人」に対する説明を丁寧にしないとこのスレのレベルにはそぐわないわ。 あなたは口振りからして数学はけっこうエキスパートよね。 そういう人がそうでない人に塩対応するなら ここはそうでない人のためのスレなんだからあなたは完全な荒らしよ。 f(x)=a[n]x^n+a[n-1]x^(n-1)+…+a[1]x+a[0] 素数pはa[n]と互いに素とし、整数kはpと互いに素でk/pがfの値域に含まれるものとする f(X)=k/p 解が有理数だとしてa/b(a,bは互いに素な整数)とすると a[n](a/b)^n+a[n-1](a/b)^(n-1)+…+a[1](a/b)+a[0]=k/p a[n]a^n+a[n-1]a^(n-1)b+…+a[1]ab^(n-1)+a[0]b^n=kb^n/p で、左辺が整数なので右辺も整数だからbがpの倍数となり、n≧2より右辺はpの倍数となるが、 a[n]a^n=-a[n-1]a^(n-1)b-…-a[1]ab^(n-1)-a[0]b^n+kb^n/p なのでaがpの倍数となり、aとbが互いに素である仮定に反する >>551 あなたやればできる子じゃない。 それくらい丁寧に説明すれぱいいのよ。 あとは帰納法の説明よろしくね。 >>553 あら、お知らせありがとう! あたしテレビないからこんな番組あるの知らなかったわ。実家で録画してもらうわ。 過去のエピソードのタイトル見るとけっこうガチなテーマの番組みたいね。 >>543 を>>551 のように書き換えてもらわないと理解できないということであれば、 その人には根本的に文章を理解する能力が備わっていない、つまり、読解力や理解力に致命的な欠陥があるのではないか という気がします これ良い問題だったわ よかったら解いてみて 東大模試とのこと 次の条件(a),(b)をともに満たす正の整数Nをすべて求めよ (a)Nは連続する4つの整数の積である (b)Nの正の約数のうち素数であるものは3個である https://twitter.com/seisu_bot/status/1572149626442219520 https://twitter.com/5chan_nel (5ch newer account) >>557 面白い問題ね。 連続する4つの整数なら2つは偶数で、少なくとも1つは3の倍数なんだから、 >正の約数のうち素数であるものは3個 のうち2個は2と3よね。 あと1つだけ5以上の素因数pがあるのね。 pは5以上なんだから、連続する4つの整数のどれか1つにしかないんだから、 のこり3つの整数は2^n*2^mの形をしてなければいけないわよね。 そうすると連続する4つの整数のうち、連続する2つの整数はこの形をしていなければならないけど、 連続する2つの整数が両方偶数とか、両方3の倍数とかはありえないから、 連続する2つの整数は、一方は2^nの形でもう一方は3^mの形しかありえない話よね。 そういう連続する2つの整数って、ぱっとわかるのは、 2と3, 3と4, 8と9 くらいだけど、他にもありえるのかしら? 他にもありえるかどうかがこの問題の肝でしょうね。 ちなみにこれらから得られるNは、2*3*4*5=120と、 3*4*5*6=360と、6*7*8*9=3024 の3つよね。 これ以外にもあるかしら? とりあえず連続する3つの整数が2^n*2^mの形だとすると、 >>558 に書いた理由より2巾、3巾、2巾の形しかありえないけど、 ある2巾より2大きい整数が再び2巾になるのは2と4しかありえないから、2, 3, 4の場合のみ。 連続する2つの整数と、ひとつ飛んだ整数が2^n*2^mの形だとすると、 3巾、2巾、ひとつ飛んで2^n*2^mの形、または 2^n*2^m、ひとつ飛んで2巾、3巾の形になるわよね。 とりあえず2巾と3巾が隣り合う場合が>>558 に書いた以外にあるのか調べるのが先決になりそうね。 2巾が偶数巾の場合、3巾、2巾の順で、 2巾が奇数巾の場合、2巾、3巾の順になることは、 mod3でかんがえればすぐわかることだけど、 2巾が偶数巾の場合、n=2kとでもして、2^n=2^2kだけど、これより1小さいのが3巾なんでしょ。 2^2k−1=(2^k+1)(2^k−1)が3巾って、この2つの因数って差が2なんだから両方3の倍数ではありえなくて、 だから2^k+1=3, 2^k−1=1、つまりk=1のときしかありえなくなるのよね。 つまり3^1=3, 2^2=4の場合のみ。 2巾が奇数巾のときはどうなるかしら? n=2k+1とでもして2^n=2^(2k+1)=2*2^2kよね。 これより1大きいのが3巾なのよね。 2*2^2k+1=3^m? これをみたすのが、k=1, m=2の8, 9以外にあるかないか、どうやって考えましょうかね〜 とりあえずあたしが現段階考えたのはここまで。 >>558 >>559 に書いた2^n*2^mってのは、 2^n*3^mの間違いよ。 訂正! >>560 の最後、 とりあえずk≧2としてmod64で見たら存在しないことがわかったんだけど、 もっと簡単な方法あるんじゃないかしら? 今夜はもう寝るわ。 こういうブレインストーミングは非常に大切だと考えております これは受験生用の問題なのだと割り切ってもっと簡単に解けるはずだとどこかで頭を切り替えなきゃね あたしも一応解いたんだけど、場合分けが多くてどんくさいから どうしたもんかなって思ってたんだけど、せっかくだから書いておくわ。 あたしは連続する4つの整数の一番目を 6k+m(1≤ m ≤ 6)とおいて、k ≥ 1の時 (6k+m)(6k+m+1)(6k+m+2)(6k+m+3) が2と3以外に2つ以上の素因数を持つことを示すことにしたの。 まず4つの整数として出てくる数の素因数を分析するわ。 6k+1 2と3以外の素因数を持つ 6k+2 2で割った3k+1は、kが偶数なら2と3以外の素因数を持ち、これは互除法で調べると6k+1や6k+5と互いに素 6k+3 3で割った2k+1は、k ≡ 0, 2 (mod 3) なら2と3以外の素因数を持ち、これは6k+5と互いに素 6k+4 2で割った3k+2は、kが奇数なら2と3以外の素因数を持ち、これは6k+1や6k+5と互いに素 6k+5 2と3以外の素因数を持つ 6k+6 6で割ったk+1は、kが偶数で k ≡ 0, 1 (mod 3) なら2と3以外の素因数を持ち、これは6k+5や6k+7と互いに素 6k+7 2と3以外の素因数を持つ 6k+8 2で割った3k+4はkが奇数なら2と3以外の素因数を持ち、これは6k+7と互いに素 6k+9 3で割った2k+3は、k ≡ 1, 2 (mod 3) なら2と3以外の素因数を持ち、これは6k+7と互いに素 次に m=1 から m=6 の場合まで個別に検討するわ。 ・6k+1で始まる4つの場合、6k+1が2と3以外の素因数を持つ。 kが偶数なら (6k+2)/2 = 3k+1 が6k+1とは別の2と3以外の素因数を持つ。 kが奇数なら (6k+4)/2 = 3k+2 が6k+1とは別の2と3以外の素因数を持つ。 ・6k+2で始まる4つの場合、6k+5が2と3以外の素因数を持つ。 kが偶数なら (6k+2)/2 = 3k+1 が6k+5とは別の2と3以外の素因数を持つ。 kが奇数なら (6k+4)/2 = 3k+2 が6k+5とは別の2と3以外の素因数を持つ。 ・6k+3で始まる4つの場合、6k+5が2と3以外の素因数を持つ。 kが奇数なら (6k+4)/2 = 3k+2 が6k+5とは別の2と3以外の素因数を持つ。 k ≡ 0, 2 (mod 3) なら (6k+3)/3 = 2k+1 が6k+5とは別の2と3以外の素因数を持つ。 kが偶数でk ≡ 1 (mod 3) なら (6k+6)/6 = k+1 が6k+5とは別の2と3以外の素因数を持つ。 ・6k+4か6k+5で始まる4つの場合、6k+5と6k+7が2と3以外の素因数を持ち、このふたつは互いに素。 ・6k+6で始まる4つの場合、6k+7が2と3以外の素因数を持つ。 kが奇数なら (6k+8)/2 = 3k+4 が6k+7とは別の2と3以外の素因数を持つ。 k ≡ 1, 2 (mod 3) なら (6k+9)/3 = 2k+3 が6k+7とは別の2と3以外の素因数を持つ。 kが偶数でk ≡ 0 (mod 3) なら (6k+6)/6 = k+1 が6k+7とは別の2と3以外の素因数を持つ。 以上から、7以上で始まる4つの連続する整数の積は、2と3以外に少なくとも2つの素因数を持つことがわかるわ。 でも調べるのも書いてまとめるのも大変だから、20~30分で解いて解答書かなきゃいけないんじゃ無理そうだから もっと簡単な解法があるのかしらって思ってたの。 二人が全く異なる発想で解いてるのが面白いわね。 答えが3つなのはわかったけど、 そろそろ出題者さんの解答が知りたいわ。 二人よりも簡潔な解法が見られるのかしら? 楽しみだわ。 それでは出題したアタシの解答を示そうかしら でもその前に>>524 いっとこうかしら 考えてみると>>529 を使う必要ない気がしてきたわ 定数(の関数)で無数の有理数に対して有理数になるものは有理数である n次多項式f(x)で無数の有理数に対して有理数になるものをとり、(a,f(a))∈ℚ²とする (f(x+a)-f(a))/x は無数の有理数に対して有理数となるn-1次多項式でありもしもこれがℚ[x]の元であればf(x)∈ℚ[x]である 帰納法により示された >>558 に書いてあることから、3つは2^m*3^nの形である 連続する4つの整数のうち4の倍数は高々1つ、9の倍数は高々1つであるから、2^m*3^n(m≧2またはn≧2)は高々2つ したがって連続する4つの整数のうち最小のものは6以下である 6・7・8・9 ○ 5・6・7・8 × 4・5・6・7 × 3・4・5・6 ○ 2・3・4・5 ○ 1・2・3・4 × ○のところが求めたかったものである >>568 まあ! ていうかあなた、508=524なの? あなた、本当に有能っていうか頭良いのね。素直に感心するわ。 でもさ、>>555 もあなたなの? 正直555は心底感じ悪いから、こういうことを書く人がいること自体ショックで、この人は今後無視しようと思ってたのよ。 あたしは理解力に欠陥あるかもしれないけど、顔も知らない他人に批判されるいわれはないからね。 仕事で付き合ってるわけでもなんでもなくて、ただ楽しみのために5ちゃんにカキコしてるだけだもの。 557も同じ人だったなんてショック。。。 帰納法は納得したわ。けれどあたしにはちょっと分かりにくかったから考えてみたんだけど 証明する命題には「無数の」までは必要なくて、それより弱い次の命題で十分なんだと思うわ。 「n次多項式f(x)がn+1個の有理数に対して有理数の値をとるなら、f(x) ∈ ℚ[x]である」 あたしにとって分かりやすく書きなおすとこう↓なるわ。 n = 0 の場合に成り立つのは明らか。 n (≥1)次式f(x)が a_0, a_1, …, a_n のn+1個の異なる有理数に対して有理数の値をとるとすると 剰余の定理からあるn-1次式g(x)があって f(x) = (x-a_n)g(x) + f(a_n) となるが、0 ≤ i ≤ n-1 である各 i に対して g(a_i) = (f(a_i)-f(a_n))/(a_i −a_n) は有理数となるから 帰納法の仮定により g(x) ∈ ℚ[x] となり、したがって f(x) ∈ ℚ[x] となる。 >>568 =>>569 は、このままのキャラでいてくれれば、 (毒を吐かなければ)このスレに貴重な存在ね。 今後とも毒を吐いていないことを確認してから 引き続き投稿してくれるよう切にお願いするわ。 ずいぶん過疎ってるみたいだから、問題投下するわ。 任意の自然数nに対して、x^2+y^2=2009^nを満たす自然数の組(x, y)が存在することを示せ。 これ、横浜国立大学の2009年の入試問題らしいんだけど、 けっこう難しいと思うのよね。 実際の入試問題では誘導ヒントがあったということなんだけど、 もしかしたらヒントなしでも出来る姐さんがいるかもしれないから、 まず最初はヒントなしで出題してみるわ。 ところで、 >>570 >証明する命題には「無数の」までは必要なくて、それより弱い次の命題で十分なんだと思うわ。 のところが、あたしどうも納得できないのよね。 無数の、がn+1個の、で大丈夫になるのはなぜ? 2つのn次多項式が異なるn+1個のxに対して同じ値をとるなら、その2つは等しい多項式だっていうのならわかるけど、 これはそういう話ではないわよね? もう少し詳しく説明してくれないかしら。 >>573 帰納法で証明するにはn+1個で十分なのよ。 証明すべき命題を(Pn)として、n = 0 の場合からひとつずつ書いてみるとこんな感じよ。 (P0) 0次式fが1個の有理数 a_0 に対して f(a_0) ∈ ℚ なら、f = 有理数定数、つまり f ∈ ℚ[x] ね。 (P1) 1次式fが異なる2個の有理数 a_0, a_1 に対して f(a_0), f(a_1) ∈ ℚ なら、ある0次式gを使って f(x) = (x−a_1)g(x) + f(a_1) と書けるけど、a_0 ≠ a_1だから、g(a_0) = (f(a_0)-f(a_1))/(a_0-a_1) となって、これは (有理数)/(有理数) だから有理数ね。 したがって(P0)をgに適用すると g ∈ ℚ[x] が分かって、f は有理数係数の整式同士の掛け算と足し算で出るから有理数係数になって、f ∈ ℚ[x] となるの。 (P2) 2次式fが異なる3個の有理数 a_0, a_1, a_2 に対して f(a_0), f(a_1), f(a_2) ∈ ℚ なら、ある1次式gを使って f(x) = (x-a_2)g(x) + f(a_2) と書けるけど、g(a_0) = (f(a_0)-f(a_2))/(a_0-a_2) も g(a_1) = (f(a_1)-f(a_2))/(a_1-a_2) も有理数よね。 したがって(P1)をgに適用すると g ∈ ℚ[x] が分かって、このことからf ∈ ℚ[x] がわかるの。 こういうふうに、0次の時に1個必要で、nが増えると必要な個数が1個ずつ増えていくのよ。 >>568 の人はすごく頭良いんだろうけど、少し厳密さに欠けていて文章展開に飛躍があると思うの。 途中で「(f(x+a)-f(a))/x は … n-1次多項式であり」とあるけど、これは厳密には正しくないわ。 (f(x+a)-f(a))/x は有理式であって x = 0 では定義されないわ。正しくは、 「(f(x+a)-f(a))/x はあるn-1次多項式と x = 0 以外で一致し、これは無数の有理数に対して有理数の値をとる」 みたいに書くべきなの。 x ≠ 0 の時に (f(x+a)-f(a))/x が定義されないから、「無数」のうち一個が減っているのよ。 さらっと書かれているけど、この部分がとても分かりにくく感じられたの。 だからアタシは>>570 で書き直すにあたって、剰余の定理を使って自然に書いて有理関数を避けたの。 f(x) = (x-a_n)g(x) + f(a_n) と書くと、g(a_n) ∈ ℚ となる保証がなくなって gが有理数に対して有理数の値を取ることが保障されている点の数がfに比べて1個減ることがはっきり分かるでしょ。 あとね、「n個のxについて~」は、例えば「3個のxについて~」だったら ∃x_0 ∈ ℚ ∃x_1 ∈ ℚ ∃x_2 ∈ ℚ (x_0 ≠ x_1 ⋀ x_0 ≠ x_2 ⋀ x_1 ≠ x_2 ⋀ f(x_0) ∈ ℚ ⋀ f(x_1) ∈ ℚ ⋀ f(x_2) ∈ ℚ) みたいに一階述語論理で表現できるけど、「無数の〜」つまり「無限個の〜」は、 考えている集合から {1, …, n} (nは自然数)への全単射が存在するようなnがないって意味で、 一階述語論理で表現できないと思うから、そこも個人的に好きじゃないの。 ちなみに>>529 を書いてた時も、もちろん帰納法使えないかしら、とは思ったんだけど、アタシはストレートに 「n次多項式f(x)が ∀x(f(x) ∈ ℚ → x ∈ ℚ) を満たすなら f(x) ∈ ℚ[x]である」 を示せないかしらと思っていたから、無理だったのね。 なぜなら 「すべてのxについて f(x) ∈ ℚ なら x ∈ ℚ」からは「f(x) ∈ ℚ であり x ∈ ℚ であるxが存在する」が言えないからね。 >>570 書いてから気になるのは、n個の有理数に対して有理数の値を取るn次多項式fで f ∉ ℚ[x] となるものはあるか? って疑問なんだけど、誰か答えられるかしら? なんとなくありそうな気がするけど。 ついでだから、>>543 = >>555 の人に言いたいんだけど、 本を読んでる時に理解できないところがあったら 自分で書き直したりして頑張って理解しようとするかもしれないけど、 5ちゃんのカキコなんて、どんな人が書いてるかも分からないし、 適当に書いたものかもしれないから、そんなのいちいち分析したくないのよ。 ていうか掲示板という双方向性のある場所なんだから、分からなかったら説明してって言うのは自然でしょ。 アタシは>>573 みたいに説明してって言われたらよろこんで説明したいと思うタイプなの。 そういうやりとりが嫌なら最初から掲示板に書き込まなきゃいいわけだから。 それに自分の文章が理解されなかったら読者が悪い、って独り善がりで幼稚な考えよ。 そもそも数学の話って、ちゃんと論理的に検証したら当たり前になることばかりなんだから 途中を省略して良いんだったら全部「こんなの当たり前です」で終わっちゃうわ。 それじゃ意味ないから、論理展開が誰にでもはっきりと分かるように書くことが重要なんじゃない? 数学って、実は国語力が重要だと思うの。 正しいのにも関わらず理解されないとしたら、それは文章の問題であって読者の問題じゃないわ。 論理の飛躍がない分かりやすい文章を書くことを心掛けないと、あなたにとっても損でしかないと思うわよ。 まったく、ちょっとでも反省するとこあるんだったら、反省したとか書いて欲しいわ! プンスカ まあもういいわ >>572 任意のnに対して X^2 + Y^2 = 41^n となるX, Yが存在することを示すわ。 そうすれば、x = 7^n⋅X, y = 7^n⋅Y とおくと x^2 + y^2 = (7^n⋅X)^2 + (7^n⋅Y)^2 = 7^{2n} (X^2 + Y^2) = 49^n⋅41^n = (49⋅41)^n = 2009^n となるから。 nが奇数、つまり n = 2k + 1(k ≥ 0)なら、X = 41^k⋅5, Y = 41^k⋅4 とすると X^2 + Y^2 = (41^k⋅5)^2 + (41^k⋅4)^2 = (41^k)^2 (5^2 + 4^2) = 41^{2k}⋅41 = 41^{2k+1} = 41^n nが偶数、つまり n = 2k + 2(k ≥ 0)なら、X = 41^k⋅40, Y = 41^k⋅9 とすると X^2 + Y^2 = (41^k⋅40)^2 + (41^k⋅9)^2 = (41^k)^2 (40^2 + 9^2) = 41^{2k}⋅1681 = 41^{2k}⋅41^2 = 41^{2k+2} = 41^n これで完了ね。 でも不思議な問題ね。 一応解けたけど、どうして 41 と 41^2 のどちらもが2つの平方数の和で表せるのか分からないわ。 偶然なの? 41ってなにか特別な数なの? アタシ、数学好きの姐さんたちとの交流を楽しむために来ているから、雰囲気悪くなってストレスを感じるなら本末転倒だし 匿名掲示板だからって他人に失礼な態度を取って平気な人の相手をするのは嫌だし 今回のことで反省もあったから、誰だか分からない名無しの出題に答えるのはもうやめようかと思ってたんだけど 問題見るとやっぱりつい解きたくなっちゃうわねw a[i](1≦i≦n+1)は互いに異なる有理数、 b[i](1≦i≦n)は有理数、b[n+1]は無理数 (a[i],b[i])(1≦i≦n+1)を通る多項式 41は4で割って1余る素数なので x^2+y^2=41 となる整数が存在する |x+iy|^2=41 |(x+iy)^n|^2=41^n Re(x+iy)^n*Im(x+iy)^n≠0はすぐ言えるのかしら? >>574 説明ありがとう。 でもそれって、 「n次多項式f(x)がn+1個の有理数に対して有理数の値をとるなら、f(x) ∈ ℚ[x]である」 の証明を丁寧にしてくれただけじゃない? まあ、これが証明されれば、 「f(x) ∈ ℚ[x]ならばfは全ての有理数に対して有理数の値をとる」が言えるから、 結局 「f(x) ∈ ℚ[x]」 ⇔「f(x)がn+1個の有理数に対して有理数の値をとる」 ⇔「fは全ての有理数に対して有理数の値をとる」 が示されたことになるのね、って納得したわ。 568についての言及では、x=0のこと突っ込んでるのは、 確かにそうだけど、細かいわね〜って笑っちゃったわ。 「n個の有理数に対して有理数の値を取るn次多項式fで f ∉ ℚ[x] となるものはあるか?」 については、たとえばf(x)=(√2)xとすれば、f(0)=0だから、 1個の有理数に対して有理数の値を取る1次多項式fで f ∉ ℚ[x] となるものがあったことになるわ。 >>576 想定した解法と全く違う解法だけど、 あなたの方がシンプルで優れた解法だわ。 お見事だわ。 でもよく41と41^2の両方を2つの平方数の和で表せるなんて気付いたわね。 どういう思考の流れでその解法にたどり着いたか、とても興味あるわ。 名無しの出題に関しては、出題の仕方、たとえば出典が書いてあるとか、 ちょっとした出題者のコメントがどんなかとか、 そういうので判断して解くかどうか決めてはいかがかしら。 >>577 はきっと574の 「n個の有理数に対して有理数の値を取るn次多項式fで f ∉ ℚ[x] となるものはあるか?」 への答えのつもりなのね。 でもやっぱり具体例を出す方が親切だと思うわ。 >>578 >>579 も577と同じ人だと思うけど、 「41は4で割って1余る素数なので x^2+y^2=41 となる整数が存在する」 とか、超越数論とかは高校数学の範囲外だと思うわ。 「41は4で割って1余る素数なので x^2+y^2=41 となる整数が存在する」については、 一般論として知っていたとしても、「探したらたまたま見つけてしまった」という振りをして 具体的な数字を出すのが大学入試ではマナーではないかしら。 「Re(x+iy)^n*Im(x+iy)^n≠0はすぐ言えるのかしら?」 については、実際のx, yの値、4, 5に対して考えればいいわよね。 つまりarg(4+5i)がπの有理数倍でないことが示せればいいってことよね。 このスレだったか、もっと前のスレだったかで、 ピタゴラス数による直角三角形の鋭角はπの有理数倍ではない、 とかいう話やったの思い出したわ。 そのときと同じようなやり方で出来そうな気がするわ。 たしかにそうだわ 整閉であることを使えば恐ろしく簡単ね >>580 >証明を丁寧にしてくれただけじゃない? あら失礼、>>570 に分かりにくいところがあって詳しく書いて欲しいって意味じゃなかったのね。 なぜn+1個なのかっていう根源的な疑問かしら。 >>540 に少し書いたけど、結局、線型代数の話になるんじゃないかしら。 f(x) = c_n x^n + c_{n-1} x^{n_1} + … + c_1 x + c_0 として、x = a_0, …, a_n のときに b_0, …, b_n という値をそれぞれ取るとするわ。 V = [ 1 a_0 a_0^2 … a_0^n 1 a_1 a_1^2 … a_1^n ⋮ 1 a_n a_n^2 … a_n^n ] という (n+1) × (n+1) 行列を考えて、cをc_0, c_1, …, c_nを縦の並べた列ベクトル、 bで b_0, b_1, …, b_n をn+1個並べた列ベクトルとすると、f(a_i) = b_i の n+1個の式をまとめて Vc = b と表せるわよね。Vは a_0, …, a_n がすべて異なる時に限って行列式が0でなくて逆行列を持つそうよ。 そうすると c = V^{−1}b となって係数 c_0, c_1, …, c_n が一意に決まることになるわ。 もし a_0, …, a_n がすべて有理数ならV、そしてV^{−1}も有理数だけでできた行列になるから b_0, b_1, …, b_n もすべて有理数なら、c_0, c_1, …, c_n も全部有理数になるわ。 帰納法とはやり方が違うけど、本質的に同じことをしてるはずだから、n+1個より多くの点に関する情報は必要ないはずなのよね。 だから「無数の」っていう条件は要らないんだと思うわ。
>>577 さんはさすがね。そういう多項式が存在するってことは、上に書いた計算からわかるのよね。 >>573 >2つのn次多項式が異なるn+1個のxに対して同じ値をとるなら、その2つは等しい多項式だっていうのならわかるけど、 これはそういう話ではないわよね? 確かにそういう話は聞いたことあるけど、アタシ、ちゃんと考えたことなかったから考えてみたわ。 n次多項式 f(x) と g(x) が a_0, …, a_n の点で同じ値をとするとするわ。 h(x) = f(x) − g(x) とおくと h(x) はn次以下の多項式で h(a_0) = … = h(a_n) = 0 となるわね。 ここで因数定理を使えば h(x) は (x−a_0)…(x−a_n) で割り切れることが分かって h(x) はn次以下だから h(x) = 0 が分かるわ。 でも上のように線型代数的に考察することもできるのよね。 h(x) = c_n x^n + c_{n-1} x^{n_1} + … + c_1 x + c_0 とおけば Vc = O (Oはゼロベクトル) となって、Vは逆行列を持つから、その核は0次元で c = O に決まって h(x) = 0 になるわ。 そう考えると関係あると言えるんじゃないかしら。 >>581 とりあえず2009 = 7^2⋅41だからmod 7で考えてみたの。 0^2 ≡ 0, 1^2 ≡ 6^2 ≡ 1, 2^2 ≡ 5^2 ≡ 4, 3^2 ≡ 4^2 ≡ 2 だから、 x^2 + y^2 ≡ 0 となるには x ≡ y ≡ 0 の可能性しかないから、x = 7X, y = 7Y と置いたわ。 それで n = 1 の時には X^2 + Y^2 = 41 を解くしかなくなって、これは見つけられるわ。 nが2以上の場合はどうしたもんかな、って思ったんだけど もし X^2 + Y^2 = 41^n となるX, Yがいつでも見つかるなら話が早いわよねって思って とりあえず41^2を計算したら1681になって、え、これ 1600 + 81 じゃない!って感じで偶然できたのw ちなみに入試の誘導ヒントとか、想定解法はどんなのだったのかしら。 >>578 4で割って1余る素数が2つの平方数の和で表せるなんて知らなかったわ! 興味深いわ〜 そして複素数を考えるのすばらしい発想ね。確かに (x+iy)^2 を考えれば (x^2 + y^2)^2 = (x^2 − y^2)^2 + (2xy)^2 ってなることにも気付いたわ。そうすると41^2が2つの平方数の和で表せるのは当たり前だったのね。 整閉だとかは何か知らないけど、難しいこと考えなくても aとbが異なる正の整数なら a^2 − b^2 ≠ 0, 2ab ≠ 0 だから、 >>576 のやり方を使えば任意のnに対して x^2 + y^2 = (a^2 + b^2)^n となるx, yがあることがすぐ分かるわ。 >>584 ひゃだ、東工大すごいわw 有理数じゃなくて整数になっているから、>>570 の方法じゃだめなのね。 アタシ解けなかったけど、答えみたらすごくシンプルなのね。 こういうの思いつくのは難しいわね。 >>585 あなた、行列の扱いが見事ね。 数学科出身でないとはとても思えないわ。 それとも数学科以外の理系でもこれくらい行列使うのかしら? とにかく帰納法を使わずに 「n次多項式f(x)がn+1個の有理数に対して有理数の値をとるなら、f(x) ∈ ℚ[x]である」 の証明が出来てるわね。 ただ、「Vは a_0, …, a_n がすべて異なる時に限って行列式が0でなくて逆行列を持つそうよ。」 の部分は大丈夫かしら? 直感的にそうだろうなとも思うし、すべて異ならない時は行列式が0になるのは自明だけど。 なんだかこれはいわゆる線型代数の練習問題でありそうな問題だけど、 一応きちんと確認しなきゃ、でしょ。 行列の考え方するなら、後半も納得だわ。 >>586 なるほどね。mod7で考えるのは上手いわね。 ちなみに入試の誘導ヒントは、 「(ac−bd)^2+(ad+bc)^2を因数分解せよ」 ってものだったの。 それで想定解法は、この因数分解が(a^2+b^2)(c^2+d^2)になるのを利用して、帰納法で、 2009^(k+1)=(2009^k)*2009={(x_k)^2+(y_k)^2}(28^2+35^2)=(28x_k−35y_k)^2+(35x_k+28y_k)^2 とする方法だったの。 n個の有理数に対して有理数の値を取るn次多項式fでf∉ℚ[x]となるものは √2(x-1)(x-2)(x-3)…(x-n) とすれば簡単だったわね 1個の有理数に対してだけ有理数の値を取るn次多項式で √2xⁿ のようなn重根を持たないものはどんなのがあるかしら? その他の有理数に対しては無理数の値を取る、という意味ね >>589 よりうさぎの解法の方が簡単ねw 横国の出題者は反省した方がいいわ >>590 x{x-√2}{x-√3}{x-√5}…{x-√p_(n-1)} (ここでp_kとはk番目の素数を表す) なんてのはどぉ? >>586 ちなみにあなたの気付いた式 (x^2 + y^2)^2 = (x^2 − y^2)^2 + (2xy)^2 って、ピタゴラス数を求める有名な式よね。 x>yが互いに素でどちらか一方が偶数ならば、 x^2 − y^2と2xyとx^2 + y^2は互いに素なピタゴラス数になるってやつ。 >>578 と>>576 は全く別の解法なのに、 どちらもピタゴラス数との絡みがあるってのも面白いわね。 今気付いたけど、大したことではないんだけど、 ということはもっと平たく言えば、 mod4で1の素数は、ピタゴラスの直角三角形の斜辺になれる、という見方もできるわね。 面白いわ。 f(x)=x(x-√2)(x-√3)(x-√5)……(x-√p[n]) というn+1次式に対して例えば f(1)=(1-√2)(1-√3)(1-√5)……(1-√p[n]) が無理数であることはどのように証明するのですか? 高校数学の範囲で証明出来るんですか? >>595 あなた、なぜそんなに挑戦的な書き込みをするの? もう少し物腰柔らかに書き込めないものかしら。 あたしはね、>>590 の 「1個の有理数に対してだけ有理数の値を取るn次多項式で √2xⁿ のようなn重根を持たないものはどんなのがあるかしら?」 を見て、どんなのがあるか考えてみて、 これだったらその条件を満たしそうではないかしら、と思って 592を書いたのよ。 だからその時点で証明なんてそこまで考えていないし、 そもそも592が590の回答として正しかったとしても、 それが高校数学の範囲で説明できるかどうかまでなんて、 全く考えていなかったわ。 そもそもあたしは出題者として書いたつもりは全くないのだから、 その回答が高校数学の範囲かどうかなんてあたしの責任ではないわよ。 だいたい590のふとした疑問に「こんなのはどぉ?」って返してるだけのやりとりに過ぎないんだから、 そんなに厳格な突っ込みされても困るわ。 >>597 ごめんなさいあなたのアイディアが面白くてつい興奮?してしまって ということは、こういう問題も作れるってことよね 簡単に解けるかしら? 実数a[i],b[i](i=1,2,…,n)について ・Π[i=1→n](a[i]-b[i])を展開したときΠ[i=1→n]b[i]を除く全ての項は0 ・a[i]^2+b[i]^2≠0 (i=1,2,…,n) が成り立つとき、a[i](i=1,2,…,n)を求めよ。 >>588 そんな褒めないでw 調べただけだし。 >>540 のリンク先の掲示板でラグランジュ補完っていうの使うって書いてる人がいて それをWikipediaで調べたらヴァンデルモンド行列との関連が書かれていて、そっかって思ったの。 こんな行列知らないって思ったけど、よく考えたら 昔ガロア理論を簡単に紹介してる本読んだ時に、似たのが問題で出てきたのを思い出したの。 |V| = P(a_0, a_1, …, a_n) とおくわ。行列式の性質から、2つの行を交換すると符号が変わるから、任意の i, j (i < j) を入れ替えると P(…, a_j, …, a_i …) = −P(…, a_i, …, a_j …) てなるから、Pは交代式となって (☆) P(a_0, a_1, …, a_n) = (差積)×(対称式) となるわね。ここで (差積) = ∏_{i < j} (a_i − a_j) で、これは n(n+1)/2次式よね。 Vの左上から右下への対角線上にあるものの積 a_1 a_2^2 … a_n^n が|V|の項のひとつよね。 だから|V|もn(n+1)/2次式で、係数を比較すると(☆)の(対称式) = (−1)^{n(n+1)/2} なのがわかるわ。つまり |V| = (−1)^{n(n+1)/2} ∏_{i < j} (a_i − a_j) だから a_0, a_1, …, a_n が全て異なれば |V| ≠ 0 ね。 つーか、調べたら差積って英語だとVandermonde polynomialていうのね。 アタシ大学の専攻いわゆる理系じゃないから分からないけど 行列の計算っていろいろ実用へ応用が広いみたいだから、結構いろいろな学科で使うのかもね。 アタシ抽象的な話は好きだけど、計算とか苦手で嫌いだから 中身がいっぱい詰まった行列とか見るのも嫌だったし、行列式の定義とかも忘れてたし でもそれじゃダメねって思ったから、線型代数ちゃんと勉強しなおすことに決めたわ。 >>589 これって複素数を使う方法とある意味同じかしら。 (a^2 + b^2)(c^2 + d^2) = |a + bi| |c + di| = |(a + bi)(c + di)| = |(ac−bd) + (ad+bc)i| = (ac−bd)^2 + (ad+bc)^2 だものね。 このままだと上の議論と同様に、(ac−bd) + (ad+bc)i が実数や純虚数にならないか心配しないといけないけど この場合、x_k と y_k を x_k ≤ y_k となるように選べば 28x_k-35y_k が0になることはないから大丈夫ってことなのね。 >>594 興味深いわ。 調べてみたら、どうやら4で割って3余る素数は直角三角形の斜辺になれないらしいわ。 ここにも深い世界が広がってそうね。 >>599 ファンデルモンドって聞いたことあるな〜 と思って線型代数の本見たら、 見事ドンピシャ載ってたわ。 この件は納得したわ。 でもあなた独学でここまでやってるなんて、 本当にすごいわ。 >>600 複素数の考え方と同じであることは気付かなかったわ。 言われてみればそうね。面白いわ。 大小選んで、ってのはその通りよ。 奇素数が2つの平方の和で表せるのと、 mod4で1と合同であることは、環論を使って比較的容易に示せるわ。 環論もよければ少しやってみて。 もしかしてあなた、平方剰余の相互法則とか知ったらハマるんじゃないかしら。 奇素数が2つの平方の和で表せるのと、 mod4で1と合同であることは、 ↓ 奇素数が2つの平方の和で表せるのと、 mod4で1と合同であることが同値であることは、 あ、>>600 で絶対値に2乗をつけ忘れてたわ。 >>601 そうなのね、ぜひそのうち環論も勉強したくなってきたわ。 でもこの前買った草場さんの本もまだ最初の方しか見れてないの。まずはこっちからね。 そういえばNHKのガロア理論の番組見たわよ。 (ていうかあたしのマッマ、あたしが頼む前からもともとこの番組録画予約してたわw) 短い時間の割になかなか面白かったわね。 カルダーノの公式が実はカルダーノが見つけたものじゃなかったとか興味深かったわ。 でも、群論がテーマなのに「群」って言葉の紹介すらしなかったと思うけどどうなのかしらと思ったわ。 その一方で、方程式が解ける条件で「正規部分群」とかの言葉を出してて、とても意味不明な作りだと思ったわ。 あと、S3, S4, S5を、正三角形、正四面体、正二十面体で表したのはなるほどだけど その中で正二十面体にだけ「ほら、見た目キモいでしょ」みたいな不当な差別?をしてたわよね? 正二十面体だって美しいじゃない? 5つしかない正多面体のひとつなのに。ひどいわって思ったわ。 視聴者に美しくないと思わせるためにわざと「正二十面体」という言葉を出さない悪意も感じられたわw 最後に群を可視化するアニメーション?を見せてくれたのは良いけど 説明がないから一体何をどう可視化したのか分からなかったわ。 て思ったけど、調べてみたら番組のウェブサイトに一応補足説明があるのね。 https://www.nhk.jp/p/ts/Y5R676NK92/blog/bl/pmg0p5PX8L/bp/p6L0Mm2W26/ こういうところは良心的ね。 >>601 奇素数が2つの平方の和で表せるのと、 mod4で1と合同であることが同値であることが、 あなたの知ってる程度の環論でなんとか証明できそうよ。 あなたの知ってる程度の環論って、ガウスの整数環と呼ばれるZ[i]、 つまり2つの整数a, bを使ってa+biと表せる数すべてからなる環についてなんだけど、 これが環になることは大丈夫よね? それからこの環が、いわゆる「素因数分解の一意性」のような性質を持つことを 基礎知識として必要とするの。 「素因数分解の一意性」のような性質って、環論では当たり前ではなくて、 成り立たないような環も普通にあるの。 たとえばZ[√(−5)]、つまり2つの整数a, bを使ってa+b√(−5)と表せる数すべてからなる環では、 6は2×3とも分解できるし、{1+√(−5)}{1−√(−5)}とも分解できるわ。 だけどとにかくガウスの整数環が「素因数分解の一意性」のような性質をもつことを 既知とすれば証明は可能なので、そこだけ認めて。 さて、mod4で3と合同の奇素数が2つの平方の和で表せないことは、 平方数はmod4では0か1であることから明らかよね。 問題は、mod4で1と合同の奇素数が2つの平方の和で必ず表せることなんだけど、 これの証明は三段階に分けてするわ。 長くなるから一旦切るわね。 >>603 ガロア理論の番組見たなら>>595 示せるんじゃない?w 一段階目は、ウィルソンの定理と呼ばれているもの、 つまり、「任意の素数pに対して、(p−1)!≡−1(mod p)」の証明。 p=2のときは明らかだし今は必要ないわね。 pが奇素数のとき、1からp−1のうちで二乗して1と合同になるのは明らかに1とp−1だけ。 その他のp−3個は、二つずつmod pでお互いに逆元になるような対になっているわ。 つまりすべてがxy≡1になるような対xとyになるわ。 これは以前Z/pZが体になる、とかの話したときの知識で十分納得できるわよね。 だから、(p−1)!≡p−1≡−1(mod p)が言えるわ。 一段階目は以上。 また一旦切るわね。 二段階目は、「pがmod4で1と合同な素数ならば、x^2≡−1(mod p)を満たす整数xが存在する」の証明。 pはmod4で1と合同だからp=4n+1と置けるわよね。 それで p−1≡−1(mod p) p−2≡−2(mod p) ・ ・ ・ p−2n≡−2n(mod p) が成り立つから、辺々掛ければ (p−1)(p−2)・・・(2n+1)≡(2n)!(−1)^(2n)≡(2n)!(mod p) 左辺と右辺に(2n)!を掛ければ (p−1)!≡{(2n)!}^2(mod p)となって、 一段階目と合わせてx=(2n)!とすれば二段階目の証明は終了よ。 また一旦切るわね。 さて、最後の三段階目よ。 ここでガウスの整数環の「素因数分解の一意性」のような性質を使うわ。 それで、紛らわしいから、普通の整数の素数を有理素数、 ガウスの整数環の素数をガウス素数と呼ぶことにするわね。 二段階目の結果により、x^2≡−1(mod p)を満たす整数xが存在するので、 そのxに対して、x^2+1≡0(mod p)、つまりx^2+1はpの倍数になるわ。 でも、ガウスの整数環で考えると、x^2+1=(x+i)(x−i)と分解できるから、 有理素数pがもしガウス素数でもあるなら、「素因数分解の一意性」のような性質が成り立つんだから、 x+iまたはx−iがpの倍数でなくてはならないことになるわよね。 だけどどんなガウスの整数a+biもp倍したらap+bpiなんだし、bは整数なんだから、 x+iまたはx−iがpの倍数になることはありえないわよね。 ということは有理素数pはガウス素数ではない、つまりpはガウスの整数環では さらに分解できるということになるわ。 普通の整数の範囲ではもう分解できないんだから、 分解できるならpは虚数のガウス素数a+biを素因数に持つはずよ。 それで虚数のガウス整数a+biの倍数で、最小の正の整数は、その共役との積、 つまり(a+bi)(a−bi)=a^2+b^2 だからpはa^2+b^2の倍数なんだけど、 pは有理素数だったからpはa^2+b^2そのものでしかありえないわけよ。 よってpは二つの整数の平方の和、a^2+b^2 と表せることが示されたわ。 なるほど…? 2 11 ≡2 (-2) 3 10 ≡3 (-3) 4 09 ≡4 (-4) 5 08 ≡5 (-5) 6 07 ≡6 (-6) (6!)^2≡(-1)11!≡12!≡-1 か なるほど…? (6!+i)(6!-i)≡0 (mod13) もし13がガウス素数なら6!+i=13(x+iy)となるがiは13の倍数ではないから無理 したがって13はガウス素数ではないつまり 13=(a+bi)z となる両辺の共役は 13=(a-bi)z' で13は(a+bi)(a-bi)で割れるの?え?なぜ? >>611 は書き方がよくわからないけど、 >>612 >13は(a+bi)(a-bi)で割れる はそういうことよね。 割れる理由はご自身で書いてある通りよ。 だから13は(a+bi)(a-bi)=a^2+b^2で割れるんだけど、 13は有理素数なのでa^2+b^2より大きいa^2+b^2の倍数ではないから、 13=a^2+b^2なのよ。 まあ、具体的には 13=2^2+3^2よね。 13は2+3iでも割れるし、2−3iでも割れて、 2+3iや2−3iが13の素因数であるガウス素数よ。 もっと言えば、3^2+2^2と考えて、 3+2iや3−2iも13の素因数であるガウス素数ともいえるけど、 2+3iは−i倍すると3−2iになるし、 2−3iはi倍すると3+2iになるわ。 普通の整数で素因数を−1倍したものと元の素因数って、わざわざ別々の素因数とは考えないわよね。 たとえば普通の整数で6=2×3=(−2)×(−3)とかけるけど、 このときの2と−2や、3と−3はわざわざ別々の素因数とは考えないわよね。 それと同じでガウス素数では、元の素因数をi倍、−1倍、−i倍したものをわざわざ別々の素因数とは考えないの。 こういう関係(i倍、−1倍、−i倍したら同じものになるという関係)のことを、 環論では同伴というの。 いわゆる「素因数分解の一意性」のような性質というのは、 普通の整数でもガウスの整数でも、順序や同伴を除いて一意、という意味なのよ。 整数の場合2で割れて4でも割れる数が2×4=8で割れるかというとそうとは限らないのはすぐに分かると思う ガウス整数の場合a+biで割れてa-biでも割れると(a+bi)(a-bi)でも割れるというのは何故なのですか? 例えば2+4iで割れて2-4iでも割れた場合2×(1+2i)×(1-2i)では割れるけど(2+4i)(2-4i)では割れない、といったことはないのでしょうか? >>614 それはこの場合は、a+bi と a-bi が、互いに素な(同伴でない)素因数だからよ。 あなたの例で言えば、2で割れて4でも割れる数が2×4=8で割れるかというとそうとは限らない、というのは、 2と4が互いに素ではないし、4は素数でないから、まるで反例に見えるようなことになっているの。 整数nが互いに素な素数pとqで割れるなら、 nは必ずpqで割れるでしょう。 2+4iで割れて2-4iでも割れた場合2×(1+2i)×(1-2i)では割れるけど(2+4i)(2-4i)では割れない の例は互いに素ではなくて(もちろん素因数でもなく)共通因数2があるからよ。 1+2iと1-2iなら互いに素な素因数だから、あるガウスの整数が1+2iと1-2iの両方で割れるなら、 そのガウスの整数は必ず(1+2i)(1-2i)でも割れるわ。 なるほど、なんとなく理解出来てきました a+biがガウス素数ならa-biもガウス素数ということですか? そうですよ。 しかもa=b=1以外なら同伴でもないわよ。 a=b=1の時だけ同伴なの。 いやいやいやいや、さらに訂正! a=bでなくてもいいのよね。 ±a=±b=±1とでも書くべきかしら。 >>598 あなたの出した問題、 よく考えてみたら、そんなに難しくないみたいだけど、 誰か解く人はいないのかしら? なんだか他の話題で盛り上がってるけど、 この問題が解かれずに流れるのはもったいない気がするわ。 誰か頑張ってみて! >>610 ひゃだ、ありがとう。面白いわね! 証明自体はそんなに難しくないけど、なんか魔法みたいで狐につままれた気分ねw 第二段階目とか、どうしてそんなこと思いついたのって感じね。 証明する命題は整数の話しかしていないのに、証明には複素数を使うってのが目から鱗の発想ね! これってつまり、整数の性質を明らかにするのには整数のことを考えてるだけじゃダメってことなのかしら? 興味深いわ。 ちなみにアタシが>>600 でなんでかわからないって書いたのは 「4で割って3余る素数cは、正の整数a, bに対して a^2 + b^2 = c^2 となることがない」 で、これって「4で割って3余る素数は平方数の和で表せない」とは違うじゃない? だって c ≡ 3 (mod 4) でも c^2 ≡ 1 (mod 4) となるもの。 でもあなたの説明を読んでわかったかも。 a^2 + b^2 = c^2 (a>0, b>0) が成り立つとするわ。すると (a+bi)(a-bi) = c^2 となるわね。 ここで a+bi は、p+qi (p≠0, q≠0) の形のガウス素数を因数に持つはずよね? だってもし a+bi の素因数がすべて実数か純虚数なら、a+bi も実数か純虚数になって、a≠0, b≠0 である仮定に反するから。 するとp+qi はc^2の素因数だから、素因数分解の一意性を仮定すると、cの素因数でもあることになるのね。 このことからcは (p+qi)(p-qi) = p^2+q^2で割り切れるのね? けどcは有理素数だから、c = p^2+q^2 となって、したがって c ≡ 1 (mod 4) となってしまうのね? あと思ったけど、4で割って3余る有理素数はガウス素数でもあるってことになるのかしら? >>621 >>598 の問題って、∏[i=1→n]b[i] ≠ 0 なの? それとも∏[i=1→n]b[i] = 0 の可能性も許容してるの? あとこの問題が>>592 とどういう関係があるのかもよくわからないんだけど >>622 証明自体は、岩波書店の松坂和夫著「代数系入門」を参考に噛み砕いて書いたわ。 ここではガウスの整数環で済んだけど、 いわゆる整数論って、複素数どころか解析使ったりなんでもやるわよ。 整数論って一言で言っても、代数的整数論とか解析的整数論とか数論幾何学とかあるしね。 整数論は数学の女王ってかつて言われていた由来よ。 (整数論は数学のどんなものでも道具として使うのに、他のどんな数学の道具にもならないって意味で) 近年整数論は暗号理論に使われるようになって、 あまり女王とは言われなくなったけどね。 >>600 についてはあたしも見落としてたわ。 あなた、さすがね。 書いていること、その通りだわ。 mod4で3に合同な有理素数はもちろんガウス素数よ。 もうそれ以上分解できないから。 >>623 許容してようがしてまいが、答えに違いはないと思うわ。 あたしもこの問題と>>592 との関係はいまいちわからないけど。 でも許容している方が、問題としてはおもしろそうよ。 >>624 そうなのね。整数って誰でも知ってる一番シンプルな数学的対象なのに もっと複雑なことをいろいろ考えないとわからないのね。すごい深いのね。 女王って、他人を道具にはするけど自分は他人の道具にならないって、そういう意味だったのね?! そういうのっていいかげんな呼称だと思ってたから、ちゃんと意味があったなんて目から鱗だわ。 そっか、何かの役に立つと、もう女王じゃなくなっちゃうのね。 ていうか>>598 は解けたかも。 全てのiについて a[i] = 0 となることをnに関する帰納法で示すわ。 n = 1 のときは明らかね。nまで成り立ったと考えて、n+1の場合を考えるわ。 ∏[i=1→n+1](a[i]−b[i]) の展開で、∏[i=1→n+1]b[i] 以外の項がすべて0になったとすると ∏[i=1→n+1]a[i] = 0 だから、a[i]のどれかが0ね。a[n+1] = 0 として一般性を失わないわ。 すると二番目の条件から b[n+1] ≠ 0 となるわ。 ここでもし、∏[i=1→n](a[i]−b[i]) の展開で ∏[i=1→n]b[i] 以外で0にならない項があるとすると その項とb[n+1]を掛けたものが0にならないから、 ∏[i=1→n+1](a[i]−b[i]) の展開で、∏[i=1→n+1]b[i] 以外の項がすべて0になるという仮定に反するわ。 だから、∏[i=1→n](a[i]−b[i]) の展開の ∏[i=1→n]b[i] 以外の項はすべて0になることになって 帰納法の仮定から a[1] = … = a[n] = 0 となるわ。 あら、うまく帰納法使えたわね アタシの想定していた解は以下の通りよ 条件から 0<Π[i=1→n](|a[i]|+|b[i]|)=Π[i=1→n]|b[i]| なので、全てのiで |a[i]|+|b[i]|=|b[i]| が成り立つ a[i],b[i]が有理数でΠ(a[i]√p[i]-b[i])が有理数になるのはどういう時か考えてみると もしかしたら展開したときのΠb[i]以外が全て0の時かもしれないという気がしてくる おそらくこれが必要十分であることの証明は難しいだろう しかし証明できたとしてそのときa[i]はどうなるのだろうか Πb[i]以外が0なら全てのiでa[i]=0となるのだろうか などと考えていたら>>598 になる あら、いつの間にずいぶん話が進んでるわね。 >>598 の解き方、あたしの考えたのはお二方とはまた違うから、 書いておきたいわ。 その前に問題をコピーさせてもらうわね。 実数a[i],b[i](i=1,2,…,n)について ・Π[i=1→n](a[i]-b[i])を展開したときΠ[i=1→n]b[i]を除く全ての項は0 ・a[i]^2+b[i]^2≠0 (i=1,2,…,n) が成り立つとき、a[i](i=1,2,…,n)を求めよ。 一つ目の条件を条件1、二つ目の条件を条件2と書かせてもらうわよ。 あたしの解き方はこう。 まず条件1よりΠ[i=1→n]a[i]の項は0だから、a[i]のうち少なくともどれか一つは0である。 するとΠ[i:a[i]≠0, j:左記のi以外]a[i]b[j]の項を考えると、 b[j]が少なくとも一つはあるはずなんだけど、もしa[i]≠0なるiが一つでもあるなら、 この項は条件1よりb[j]の少なくとも一つは0である。 このときこのjに対して条件2に矛盾する。 よって全てのa[i]は0である。 >>630 の言うことはわかったわ。 というかあたしもそんな感じだろうな、って気はしてた。 でも>>598 が解けたとしても、問題の本丸は >おそらくこれが必要十分であることの証明は難しいだろう の部分でしょ。 これは多分高校数学の範囲では難しいのではないかな。 というか、高校数学の範囲で理解は可能かもしれないけど、 言葉として体論の言葉を使わずに説明するのは難しいのではないかな、と思うの。 つまりあたしの考えた証明はこう。 ちょっと形を変えて Π[i=0,1,…,n−1](x−√p[i]) (ここでp[0]=0とする) とすれば、>>592 の式になるわよね。 任意のk=1,…,n−1及び任意の有理数xに対して Π[i=1,…,k−1](x−√p[i]) はQ(√p[1],…,√p[k−1])の元だけど Π[i=1,…,k](x−√p[i]) はQ(√p[1],…,√p[k−1])上2次の元でありこの体の元ではない。 ましてや有理数ではありえない。 として帰納的に証明する感じになるのではないかしら。 他にうまい証明があったら教えてちょうだい。 あ、>>632 訂正! 任意の有理数xに対して ↓ 任意の0でない有理数xに対して >>632 >Π[i=1,…,k](x-√p[i]) >はQ(√p[1],…,√p[k-1])上2次の元でありこの体の元ではない。 2次の元ってこの体の要素の係数で作った2次方程式の解になるって意味かしら? この体の元でないって、簡単にわかることなの? >>634 2次の元ってのは、2次の既約多項式=0の解となる元、ってことよ。 その元がその体の元なら2次式は因数分解できるから既約ではない、 逆に言えば2次の元はその体の元ではないのよ。 それで、Q(√p[1],…,√p[k−1])は、 Σ[U⊂{1,…,k−1}](a_UΠ[i∈U}] >>634 2次の元ってのは、2次の既約多項式=0の解となる元、ってことよ。 その元がその体の元なら2次式は因数分解できるから既約ではない、 逆に言えば2次の元はその体の元ではないのよ。 それで、Q(√p[1],…,√p[k−1])の元は、 Σ[U⊂{1,…,k−1}](a_UΠ[i∈U}√p[i]) であらわされるけど、 (x−√p[k])はこの形で表されないからこの体の元ではないの。 なんだか記号が変ね。 Σ[U⊂{1,…,k−1}](a_UΠ[i∈U}√p[i]) ではなくて Σ[U⊂{1,…,k−1}](a_UΠ[i∈U]√p[i]) が正しいわね。 >>636 返信ありがとう。なるほど規約ね。 その表せないって部分がすぐわかるのかわからなかったの。 あたしも>>592 を考えて、例えば、有理数a, b, c, d, e, f, g, hを使って √7 = a + b√2 + c√3 + d√5 + e√2√3 + f√2√5 + g√3√5 + h√2√3√5 と表せないとかを示せば良いんだろうなって思ったけど すでに簡単に示せるかわからないし、一般的にしたらさらに複雑になるわよね。 アタシには>>632 が証明として正しいのか判断する実力が無いわ… 結局x-√p[n]がℚ(√2,√3,…,√p[n-1])に入らないことを言うときに 本質的に面倒なことを避けられないような気がして >>640 >>636 で書いた Q(√p[1],…,√p[k−1])の元は、 Σ[U⊂{1,…,k−1}](a_UΠ[i∈U]√p[i]) であらわされる ってのは、Q上の次数と基底の数を考えれば明らかだし、 (一次独立性もp[i]が素数だから心配ないし) x-√p[n]がこれらの基底で表せないことは明らかではないかしら? √p[i]を素数としたのがここで効いてくるのよね。 >>640 そのQどうやって打つの? うらやましいわ〜 スマホでも打てるかしら? >>641 >Q(√p[1],…,√p[k-1])の元は、 >Σ[U⊂{1,…,k-1}](a_UΠ[i∈U]√p[i]) >であらわされる ここまでは分かるわ。 >ってのは、Q上の次数と基底の数を考えれば明らかだし、 ここはよくわかんないけど。 でも、アタシがとにかく分からないのは、{ ∏[i∈U]√p[i] | U ⊂ {1, …, k-1} } が一次独立になるって部分。 あたしも>>592 を考えたとき、結局これらが一次独立になるってことに帰着すると思って 帰納法で示せるかとか考えたけど、複雑すぎてわからなかったの。 直感的にはいかにも正しそうけど、アタシにとっては全然自明じゃないのよ。 もしこれが明らかと思えるなら、あなたはアタシや>>640 さんの知らない知識を前提にしてるのではないかしら? この一次独立性を示すには、√p[k] が ∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, k-1}) の一次結合で表せないといえば十分だと思うけど >>639 に書いたように、小さいkについて考えてもそんなに簡単に思えないの。 小さい方から考えると、まずある有理数aを用いて √2 = a と表せるかだけど、これは中高でならった方法で無理なことが分かるわ。 次は有理数a, bを用いて √3 = a + b√2 と表せるか、ね。両辺を2乗して整理すると (a^2+2b^2-3) + 2ab√2 = 0 となるわ。1と√2が一次独立という事実を使うと a^2+2b^2-3 = 2ab = 0 となるわ。もし b = 0 なら √3 = a となって、√2 の時と同様にこれがあり得ないことを示せるわ。 もし a = 0 なら 2b^2 = 3 となって、これも b = m/nとかおいて矛盾を導くことになるわね。 じゃあその次は √5 = a + b√2 + c√3 + d√2√3 だけど、両辺を2乗して整理すると (a^2+2b^2+3c^2+6d^3-5) + (2ab+6cd)√2 + (2ac+4bd)√3 + (2ad+2bc)√2√3 = 0 で、1, √2, √3, √2√3が一次独立だから a^2+2b^2+3c^2+6d^3-5 = 2ab+6cd = 2ac+4bd = 2ad+2bc = 0 となるけど、アタシにはもうわけわかんないわ。 やり方が悪いのかしら? もっと簡単に一瞬でわかることなの? >>643 当たり前だと思っていた所を突っ込まれて、ちょっとパニクったわ。 当たり前なことほど証明するのは難しいってこういう感覚かしら。 でもなんとか証明出来たみたいだわ。 あなたの書いた 「√p[k] が ∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, k−1}) の一次結合で表せない」 は、√p[k] が Q(√p[1],…,√p[k−1])の元でないことと同値よね。 こっちの表し方で示すわ。 とりあえず一旦切るわね。 スマホから打つのは大変だわ。 これから示すことは、p[i]が小さい素数から順番ではなくても、 全て互いに異なる素数なら常に成り立つことみたいだわ。 それからここではp[0]は1ということにしておきましょう。 とりあえずまずは、 「自然数nに対してa∈Q(√p[1],…,√p[n])ならば、 a^2は有理数の二乗又はそれにp[i]いくつか掛けたもの、 または無理数」 であることを示すわ。 a∈Q(√p[1],…,√p[n])ならば∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})の いくつかの項の和になっているはずだけど、 もしこれが一つの項だとすると、 a^2は有理数の二乗又はそれにp[i]いくつか掛けたものであることは明らか。 あとは項の数が2つ以上のときにa^2が無理数であることを、 nに関する帰納法で示すわ。 項数2のとき、n[1],n[2]を異なるΠp[i]とすると、 a[1],a[2]∈Qに対して (a[1]√n[1]+a[2]√n[2])^2 =n[1]a[1]^2+n[2]a[2]^2+2a[1]a[2]√(n[1]n[2]) ここでn[1],n[2]の取り方から√(n[1]n[2])はルートが外れず無理数となる。 項数kのとき、(a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2が無理数であるとすると、 項数k+1のとき、 (a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k]+a[k+1]√n[k+1])^2 =(a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2+n[k+1]a[k+1]^2+2(a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])a[k+1]√n[k+1] となるが、はじめの (a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2 は仮定により無理数、 うしろの a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])a[k+1]√n[k+1] は、展開したときの各項はnの取り方から全てルートが外れない異なる無理数の項であり、 はじめの無理数の項はkC2個、うしろの無理数の項はk+1個で 個数が異なる(k=2, 3ではkC2<k+1, k≧4ではkC2>k+1)ため、 全てのルートが打ち消されることはない。 よって全体として無理数であることがわかる。 それでいよいよ、√p[k] が Q(√p[1],…,√p[k−1])の元でないことを帰納法で示すわ。 っていうか、帰納法でしめしたいから、最初の命題、kでなくてnで 「√p[n] が Q(√p[1],…,√p[n−1])の元でないこと」 とするわね。 n=1のとき√p[1]がQの元でないのは明らか。 n=kのとき√p[k] が Q(√p[1],…,√p[k−1])の元でないとする。 n=k+1のとき、 もし√p[k+1] が Q(√p[1],…,√p[k])の元であるなら あるa,b∈Q(√p[1],…,√p[k−1])に対して √p[k+1] =a+b√p[k] 変形して a^2+p[k]b^2−p[k+1]+2ab√p[k]=0 よって2ab=0かつa^2+p[k]b^2−p[k+1]=0 a=0またはb=0であるから、 もしa=0ならp[k]b^2=p[k+1]となるが、 >>645 で示したことよりこれはありえない。 もしb=0ならa^2=p[k+1]となるが、 これも>>645 で示したことよりありえない。 以上より、√p[k+1] は Q(√p[1],…,√p[k])の元ではない。 ちなみに、Q上の次数と基底の数を考えれば明らかってのは、 √p[n] は Q(√p[1],…,√p[n−1])上2次の元だって以前言ったわよね。 だから√p[i]が一つ増える度に基底の数は2倍になるの。 つまりQ(√p[1],…,√p[n−1])のQ上の基底の数は 2^(n−1)個 そしてΣ[U⊂{1,…,k−1}](a_UΠ[i∈U]√p[i])の項の数も2^(n−1)個で一次独立。 だからQ(√p[1],…,√p[n−1])の元は Σ[U⊂{1,…,k−1}](a_UΠ[i∈U]√p[i]) で表されることがわかるの。 スマホで大変なのにどうもありがとう。 でもちょっと待って。>>645 の最後の >全てのルートが打ち消されることはない。 >よって全体として無理数であることがわかる。 ここおかしくないかしら? 打ち消されないで残るルートがあるから無理数だっていうのは { ∏[i∈U]√p[i] | U ⊂ {1, …, n} } が一次独立だって仮定しなきゃ言えないんじゃないの? 一次独立じゃないなら、例えば、b, c, d ≠ 0 でも a + b√2 + c√3 + d√6 = 0 となるかもしれないわけで、その場合 b√2 + c√3 + d√6 は有理数になるわ。 これだと、これから証明しようとしていることを使った循環論法になってないかしら? ごめんなさい、いま読み直したんだけど、アタシの勘違いかも >>646 の中で>>645 を使う時点では √p[k+1] ∈ Q(√p[1],…,√p[k]) が仮定されているから { ∏[i∈U]√p[i] | U ⊂ {1, …, n} } が一次独立なのね? てことは>>645 で証明する命題の最初に「{ ∏[i∈U]√p[i] | U ⊂ {1, …, n} } が一次独立なら」て 付け加えれば何も問題ないってことかしら。 訂正 √p[k+1] ∈ Q(√p[1],…,√p[k]) が仮定されているから ↓ √p[k+1] ∉ Q(√p[1],…,√p[k]) が仮定されているから ごめんなさい、さらに訂正。 √p[n] ∉ Q(√p[1],…,√p[n-1]) が仮定されているから >>645 って要するに、a^2が無理数であることが帰納法の仮定であるときに、 無理数bに対してa^2+abも無理数、ってことよね。 a^2が無理数ならaも無理数なのは明らかだから、 √n[1]〜√n[k]が一次独立なのは帰納法の仮定に入っているのよね。 つまりa, a^2, bが無理数であるとき、 a^2+ab=a(a+b)が無理数かどうかなんだけど、 これって極端な話、a+b=0なら無理数ではなくなる訳だから、 aって√n[1]〜√n[k]の一次結合だったから、 √n[1]〜√n[k]が一次独立でも √n[1]〜√n[k]にbつまり√n[k+1]を加えてもなお一次独立かどうか、 って話なのよね。 それって結局、√p[1]〜√p[n]が一次独立か、っていう本来の論点の 言い換えにすぎないような気がしてきたわ。 とりあえず知り合いの、数学学位(博士号のことよ)持ち二人に質問メッセージ送っておいたわ。 なんらかのキチンとした回答をしてくれるだろうと期待してるわ。 >>652 a^2+abが、どこに対応してるのかよく分からないとこあるけど… どの √n[j] もある ∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n}) に等しいのよね >>646 の帰納法の仮定から √p[n] ∉ Q(√p[1],…,√p[n-1]) で、このことから { ∏[i∈U]√p[i] | U ⊂ {1, …, n} } は一次独立よね { √n[1], …, √n[k], √n[k+1] } はこれの部分集合なのだから一次独立よ 問題なさそうに見えるわ >はじめの無理数の項はkC2個、うしろの無理数の項はk+1個で >個数が異なる(k=2, 3ではkC2<k+1, k≧4ではkC2>k+1)ため、 >全てのルートが打ち消されることはない。 ここってあとから証明する一次独立であることを先に使ってない? もう少し別の形で体論使えばとっても簡単なんだけどね… この証明でいいかは博士号持ちのコメント待とうかしら? >>655 その、もう少し別の形で体論使った証明教えてよ。 とりあえず学位持ちの返事は、 一人はまるっきり専門外とのことで、全く知らないそうです。 もう一人はちょっと考えてみたけど、すぐにはできないみたい。 それでさらにもう一人代数系の学位持ちにも聞いてみたけど、 やっぱりすぐにはわからないって。 もしかしたらある程度時間がたったら、なにか返してくれるかもしれないけど。 >>653 a=(a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])のことで、 b=2a[k+1]√n[k+1]のことよ。 そうね、>>646 の途中で>>645 を入れれば大丈夫な気がしてきたわ。 ちょっとできるかしら。 「√p[n] が Q(√p[1],…,√p[n−1])の元でないこと」 n=1のとき√p[1]がQの元でないのは明らか。 1≦n≦kのとき√p[k] が Q(√p[1],…,√p[k−1])の元でないとする。 このとき√p[1],…,√p[k−1]はQ上一次独立になる。 そこでこのとき 「自然数nに対してa∈Q(√p[1],…,√p[n])ならば、 a^2は有理数の二乗又はそれにp[i]いくつか掛けたもの、 または無理数」 を示すことができる。(>>645 でOK 以後これを645と呼ぶことにする。) n=k+1のとき、 もし√p[k+1] が Q(√p[1],…,√p[k])の元であるなら あるa,b∈Q(√p[1],…,√p[k−1])に対して √p[k+1] =a+b√p[k] 変形して a^2+p[k]b^2−p[k+1]+2ab√p[k]=0 よって2ab=0かつa^2+p[k]b^2−p[k+1]=0 a=0またはb=0であるから、 もしa=0ならp[k]b^2=p[k+1]となるが、645よりこれはありえない。 もしb=0ならa^2=p[k+1]となるが、これも645よりありえない。 以上より、√p[k+1] は Q(√p[1],…,√p[k])の元ではない。 1≦n≦kのとき√p[k] が Q(√p[1],…,√p[k−1])の元でないとする。 ではなく 1≦n≦kのとき√p[n] が Q(√p[1],…,√p[n−1])の元でないとする。 だわね。 訂正! これで>>632 のやり方で>>592 の式が>>590 の要請をみたすことが示せるわけね。 長かったわ。 でも>>655 さん、もう少し別の形で体論使った証明も知りたいから教えてね。 あらあら大変! >>659 で このとき√p[1],…,√p[k−1]はQ上一次独立になる。 ではなくて、 このとき√p[1],…,√p[k]はQ上一次独立になる。 よ。これが必要よ。 再び訂正! (√2+√3+√5)^2 =(√2+√3)^2+5+2(√2+√3)√5 n?k?の帰納法の仮定から(√2+√3)^2は無理数 (√2+√3)^2からは2C2=1個の無理数の項2√6が出てくる 2(√2+√3)√5=2√10+2√15は全てルートが外れない異なる無理数の項 個数が異なるので2√6と2√10+2√15は全ての√が打ち消されることはない?? なぜ? 例えばある有理数pを用いて √5=p√5-√2-√3 のようには決して書けないということを645は暗黙のうちに仮定しているのでは? かりに √5=p√5-√2-√3 だとしてみて645の証明を辿ると (√2+√3+√5)^2=(√2+√3)^2+5+2(√2+√3)√5 n?k?の帰納法の仮定から(√2+√3)^2は無理数 (√2+√3)^2からは2C2=1個の無理数の項2√6が出てくる 2(√2+√3)√5=2√10+2√15は全てルートが外れない異なる無理数の項 個数が異なるので2√6と2√10+2√15は全ての√が打ち消されることはない したがって(√2+√3+√5)^2は無理数 ところが実際は (√2+√3+√5)^2=(p√5)^2=5p^2 で有理数である 項数は3であるはずなのに有理数となる そこで>>659 と改良されたわけだけど、やっぱりよく分からん 「 1≦n≦kのとき√p[n] が Q(√p[1],…,√p[n−1])の元でないとする。 このとき√p[1],…,√p[k]はQ上一次独立になる。 そこでこのとき 「自然数nに対してa∈Q(√p[1],…,√p[n])ならば、 a^2は有理数の二乗又はそれにp[i]いくつか掛けたもの、 または無理数」 を示すことができる。 」 つまり、一次独立まで帰納法の中に入れるわけね? (全てのnで一次独立であることが示されているわけではない、のよね?) そうすると 例えばある有理数pを用いて √5=p√7-√2-√3 とはならないということがまだ分かってないわけよね? このとき a=√2+√3+√5∈Q(√2,√3,√5) (√2+√3+√5)^2=7p^2 で、a^2は有理数の二乗にp[i]いくつか掛けたもの、にはならないんじゃないの? >もしa=0ならp[k]b^2=p[k+1]となるが、645よりこれはありえない。 >もしb=0ならa^2=p[k+1]となるが、これも645よりありえない。 このへんに響きそうな感じがするけど、どうなのかしら そのための>>662 じゃないの。 >>659 の帰納法の仮定より>>662 がいえるから、 >>659 に必要な範囲の>>645 を示すために必要な一次独立は保証されてることになるわ。 だからあなたの言う有理数pはないのよ。 これは正解かしら? 「√p[n] が Q(√p[1],…,√p[n-1])の元でないこと」 n=1のとき√p[1]がQの元でないのは明らか。 1≦n≦kのとき√p[n] が Q(√p[1],…,√p[n-1])の元でないとする。 このとき√p[1],…,√p[k-1],√p[k]はQ上一次独立になる。 そこでこのとき 「自然数nに対してa∈Q(√p[1],…,√p[n])ならば、 a^2は有理数の二乗又はそれにp[i]いくつか掛けたもの、 または無理数」 を示すことができる。 それからここではp[0]は1ということにしておきましょう。 a∈Q(√p[1],…,√p[n])ならば∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})の いくつかの項の和になっているはずだけど、 もしこれが一つの項だとすると、 a^2は有理数の二乗又はそれにp[i]いくつか掛けたものであることは明らか。 あとは項の数が2つ以上のときにa^2が無理数であることを、 nに関する帰納法で示すわ。 項数2のとき、n[1],n[2]を異なるΠp[i]とすると、 a[1],a[2]∈Qに対して (a[1]√n[1]+a[2]√n[2])^2 =n[1]a[1]^2+n[2]a[2]^2+2a[1]a[2]√(n[1]n[2]) ここでn[1],n[2]の取り方から√(n[1]n[2])はルートが外れず無理数となる。 項数kのとき、(a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2が無理数であるとすると、 項数k+1のとき、 (a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k]+a[k+1]√n[k+1])^2 =(a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2+n[k+1]a[k+1]^2+2(a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])a[k+1]√n[k+1] となるが、はじめの (a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2 は仮定により無理数、 うしろの a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])a[k+1]√n[k+1] は、展開したときの各項はnの取り方から全てルートが外れない異なる無理数の項であり、 はじめの無理数の項はkC2個、うしろの無理数の項はk+1個で 個数が異なる(k=2, 3ではkC2<k+1, k≧4ではkC2>k+1)ため、 全てのルートが打ち消されることはない。 よって全体として無理数であることがわかる。 n=k+1のとき、 もし√p[k+1] が Q(√p[1],…,√p[k])の元であるなら あるa,b∈Q(√p[1],…,√p[k-1])に対して √p[k+1] =a+b√p[k] 変形して a^2+p[k]b^2-p[k+1]+2ab√p[k]=0 よって2ab=0かつa^2+p[k]b^2-p[k+1]=0 a=0またはb=0であるから、 もしa=0ならp[k]b^2=p[k+1]となるが、645よりこれはありえない。 もしb=0ならa^2=p[k+1]となるが、これも645よりありえない。 以上より、√p[k+1] は Q(√p[1],…,√p[k])の元ではない。 アタシ最初>>645 を見た時、前提がおかしいのがまず気になって でもそれについては>>646 の中に入れれば前提が満たされるから大丈夫ねと思ったんだけど あらためて>>645 の内容を検討すると他におかしいところがあると思うの。 まず、項数に関する帰納法として書かれているけど、おかしいわ。 項数k+1のときの議論をする時に問題となるのは (a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2 を展開した時に出てくるルートの項の数であって、これ自体が無理数かどうかは議論に関係ないわ。 帰納法の仮定を使っていないから帰納法で書く意味がないのよ。 ここで必要なのは、展開した時に出てくるルートの項の数が kC2 になることの証明だけなのよ。 それで気づいたんだけど、実はこれは必ずしも正しくないの。例えば (a√2√3 + b√2√7 + c√3√5 + d√5√7)^2 = (6a^2+14b^2+15c^2+35d^2) + (4ab+10cd)√3√7 + (6ac+14bd)√2√5 + (2ad+2bc)√2√3√5√7 だから、ここで出てくるルートの項の数は3であって 4C2 = 6 にならないわ。 だからここはもっと精密な議論が必要になるわ。 >>668 みたいな、全く理由も書かないで否定するだけなのは、 訳もわからず闇雲に否定するのとかわらないから、 荒らしみたいなものだと思うとして、 >>669 前提っていうのは一次独立性のことね? 帰納法については (a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2 が無理数だということを使ったつもりだったから、 議論に関係ないと書かれたの読んだときは、ちょっと「えっ?」って思ったの。 帰納法の仮定も使っているつもりだったし。 でもそこから先を見てわかった気がしたわ。 わざわざ具体例まで出してくれたから、とてもわかりやすかったけど、 要は (a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2 を展開したときに、ルートの中が素数とは限らないから、 異なる組み合わせから同類項が出てくることがあり、 ルートの項の数がkC2より小さくなることもある。 だからルートの項の数を根拠にした>>645 の帰納法は成り立たない、ってことよね。 >>645 の証明はやり直しが必要ね。 帰納法は確かに使えそうもないわ。 そこであたしまた考えたわ。 >もしこれが一つの項だとすると、 a^2は有理数の二乗又はそれにp[i]いくつか掛けたものであることは明らか。 これは大丈夫だから、問題は >項の数が2つ以上のときにa^2が無理数であること これよね。 これってa^2がもし有理数であるとすると、矛盾することを言えばいいのよね。 a^2が有理数ならaは有理数、またはある有理数qをつかって√qという形に表せなければならないけど、 項の数が2つ以上だからaは有理数ではない。 またQ(√p[1],…,√p[n])は体だから、aが√qの形に表せるとしたら、 それは∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})のいずれかの項になるが、 ∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})の一次独立性のよってこれもありえない。 よってa^2は有理数であありえない。 これでどうかしら? これをやるならば、>>659 のはじめの方の >1≦n≦kのとき√p[n] が Q(√p[1],…,√p[n−1])の元でないとする。 このとき√p[1],…,√p[k−1],√p[k]はQ上一次独立になる。 の部分に、 「よって{∏[i∈U]√p[i] |U ⊂ {1, …, n}}はQ(√p[1],…,√p[n])のQ上の基底となるから、これらもQ上一次独立になる。」 って書き添えておくべきかしらね。 あと上の例でもし 4ab+10cd = 0 なら √3√7 の項も消えちゃうわね そもそも k は最大で 2^n − 1 だけど (2^n − 1)C2 = (2^n − 1)(2^n − 2)/2 は n ≥ 2 なら 2^n より大きくなりそうね (a[1]√n[1]+…+a[k]√n[k])^2 を展開した時の項の数は2^n以下だからこれはおかしいわ。 あら、ごめんなさい、新しい書き込みあるの知らないで書き込んでたわ。 あとでちゃんと読んでからまた書き込むわね。 >またQ(√p[1],…,√p[n])は体だから、aが√qの形に表せるとしたら、 >それは∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})のいずれかの項になるが、 >∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})の一次独立性のよってこれもありえない。 これはなぜなの? アタシからするとまさにコレが証明してほしいことなんだけど 例えば∉ℚ(√2,√3)のℚ上の基底が1,√2,√3,√6だと分かったとして √5∉ℚ(√2,√3) ってすぐ分かるの? >またQ(√p[1],…,√p[n])は体だから、aが√qの形に表せるとしたら、 >それは∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})のいずれかの項になるが、 これって √5が1,√2,√3,√6のどれかに一致することが"ℚ(√2,√3)が体であること"から分かる という主張なのよね? ここが理解できない… もう少し説明していただけないかしら >>674 aはQ(√p[1],…,√p[n])の項の数が複数の元だったから、 これが一つの項とイコールになることは、 Q(√p[1],…,√p[n])の基底の一次独立性に反するからありえない、ってことよ。 >>675 の前半 これは>>672 で証明し直したのとは別の話よ。 >>659 のn=k+1のとき、以降の話になるわ。 >>675 の後半はこのレスの前半の説明でいいわよね? >>672 ではなくて >>670 の間違いだったわ。 >>675 ところでそのQのフォント、どうやって出すの? スマホでできるのかな? パソコンでないと無理かしら? α=a+b√2+c√3+d√6∈ℚ(√2,√3) が項の数が2個以上のとき、すなわちa,b,c,dのうち0でないものが2個以上あるとき、 α²は無理数であることの証明が>>670 で行われていると考えていいわけよね? ということはα²は有理数ではない、特に α²≠5 であることの証明も>>670 に含まれているわけよね? ということは √5≠a+b√2+c√3+d√6 ということが>>670 で証明されているということではないの? そしてこれは>>675 の前半の内容であって、>>670 と密接に関連した質問かと思ったんだけど アタシの誤解なのかもしれないからもう少し詳しく書いてほしいわ 項の数と一次独立性を強弁されたところでアタシには全く理解出来ないわ… あなた頭良さそうだし、きっとアタシが酷い誤解してるだけなんだろうけど、 せめてもう少し論理的に明快になるように、アタシ程度のモノでも1度読めば論理の運動力学が分かるように、 帰納法の前提はなんなのか、どこからどこまでが帰納法なのか、nとkのどちらの帰納法なのかとか、 安価もミスしないようにするとかそもそも安価飛ばなくても一つのレスで読めるように何度も書くとか、 最低限一つのレスを2,3回読めば、正しいかどうかは後にしても、書き手が何をどう足がかりにしているか一目瞭然となるように 証明が細々と飛散しているこの現状をなんとかすべく書き直してもらうというわけにはいかないでしょうか? そして、これがウサギが>>575 でいう国語力なわけよ 読者を愛すこと、それが国語力なの >>679 あら本当ね。 √5≠a+b√2+c√3+d√6 が670 からすぐに導けるわね。 ということは、 >>659 のn=k+1のとき、以降の話が簡単になるわね。 >>680 575 でうさぎが言ってるのはあたしに対してではないわよ。 それから書き直しはスマホでは厄介なのよ。 >>667 さんが一回やってくれて有り難かったけど、 あたしもちょっと頑張ってみようかしら。 ていうか 679 = 680 なんじゃない?
アタシも >またQ(√p[1],…,√p[n])は体だから、aが√qの形に表せるとしたら、 >それは∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})のいずれかの項になるが、 ここ理解できないから説明して欲しいわ p[n]を、n番目の素数とする。 「√p[n] が Q(√p[1],…,√p[n−1])の元でないこと」(これを命題Aとする) 以下、命題Aの証明 n=1のとき√p[1]がQの元でないのは明らか。 1≦n≦kのとき√p[n] が Q(√p[1],…,√p[n−1])の元でないとする。 このとき√p[1],…,√p[k−1],√p[k]はQ上一次独立になる。 よって{∏[i∈U]√p[i] |U ⊂ {1, …, n}}はQ(√p[1],…,√p[n])のQ上の基底となるから、これらもQ上一次独立になる。 そこでこのとき 「自然数nに対してa∈Q(√p[1],…,√p[n])ならば、 a^2は有理数の二乗又はそれにp[i] (i∈ {1, …, n})いくつか掛けたもの、または無理数」(これを命題Bとする) を示すことができる。 ここから命題Bの証明 a∈Q(√p[1],…,√p[n])ならば∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})の いくつかの項の和になっているはずだけど、 もしこれが一つの項だとすると、 a^2は有理数の二乗又はそれにp[i]いくつか掛けたものであることは明らか。 以下項の数が2つ以上のときにa^2が無理数であることを示す。 もしa^2が有理数ならaは有理数、またはある有理数qをつかって√qという形に表せなければならないけど、 項の数が2つ以上だからaは有理数ではない。 またQ(√p[1],…,√p[n])は体だから、aが√qの形に表せるとしたら、 それは∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})のいずれかの項になるが、 ∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})の一次独立性のよってこれもありえない。 よってa^2は有理数であありえない。 命題の証明ここまで するとn=k+1のとき、 もし√p[n+1]がQ(√p[1],…,√p[n])の元ならば、命題Bにより(√p[n+1])^2=p[n+1]は 有理数の二乗又はそれにp[i] (i∈ {1, …, n})いくつか掛けたもの、または無理数 でなければならないが、いずれにもあてはまらないので、 √p[n+1]はQ(√p[1],…,√p[n])の元でないことがわかる。 以上より帰納法が成立し、 任意のnに対して命題Aが成り立つことがわかる。 命題Aの証明終わり >>683 >またQ(√p[1],…,√p[n])は体だから、aが√qの形に表せるとしたら、 >それは∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})のいずれかの項になるが、 >>674 >またQ(√p[1],…,√p[n])は体だから、aが√qの形に表せるとしたら、 >それは∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})のいずれかの項になるが、 >∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})の一次独立性のよってこれもありえない。 676で >aはQ(√p[1],…,√p[n])の項の数が複数の元だったから、 >これが一つの項とイコールになることは、 >Q(√p[1],…,√p[n])の基底の一次独立性に反するからありえない、ってことよ。 って書いたけど、これをもっと詳しく説明すればいいのね? aはQ(√p[1],…,√p[n])の項の数が複数の元だったから、 aが√qの形に表せるとしたら、∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})の一次結合 つまり√q=a=Σ [U ⊂ {1, …, n}]∏[i∈U]a[i]√p[i] (a[i]∈Qのうち少なくとも二つは0でない) と表せることになるんだけど、 √qはQ(√p[1],…,√p[n])の元だから、整理してルートの中が整数になるようにすると、 b∏[i∈V]√p[i] (V ⊂ {1, …, n}) の形になるはずなの。(b∈Q) つまり、b∏[i∈V]√p[i]=Σ [U ⊂ {1, …, n}]∏[i∈U]a[i]√p[i] (b∈Qかつa[i]∈Qのうち少なくとも二つは0でない) そうすると、Σ [U ⊂ {1, …, n}]∏[i∈U]a[i]√p[i]ーb∏[i∈V]√p[i] =0になるけど、 a[i]にうち少なくとも二つは0でないんだから、 この式の各項の係数の少なくとも一つは0ではないことになるわ。 でも、一次独立ってことは、一次結合=0ならば係数全て0でなくてはならないので、 aは√qの形に表せないことがわかるの。 >676で >>aはQ(√p[1],…,√p[n])の項の数が複数の元だったから、 >>これが一つの項とイコールになることは、 >>Q(√p[1],…,√p[n])の基底の一次独立性に反するからありえない、ってことよ。 > >って書いたけど、これをもっと詳しく説明すればいいのね? それは分かるわ。674に引用されている部分の3行目は要らなくて 「Q(√p[1],…,√p[n])は体だから、aが√qの形に表せるとしたら、それは∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})のいずれかの項になる」 が分からないの。 >つまり√q=a=Σ [U ⊂ {1, …, n}]∏[i∈U]a[i]√p[i] (a[i]∈Qのうち少なくとも二つは0でない) これは √q=a=Σ[U ⊂ {1, …, n}] a[U] ∏[i∈U]√p[i] (a[U]∈Qのうち少なくとも二つは0でない) の間違いかしら? >√qはQ(√p[1],…,√p[n])の元だから、整理してルートの中が整数になるようにすると、 >b∏[i∈V]√p[i] (V ⊂ {1, …, n}) の形になるはずなの。(b∈Q) ここはちょっと理解できないわ。整理って何のことかしら。 >>686 ああ、そうね、ご指摘の間違い、その通りだわ。 「Q(√p[1],…,√p[n])は体だから、aが√qの形に表せるとしたら、それは∏[i∈U]√p[i] (U ⊂ {1, …, n})のいずれかの項になる」 これは、aはQ(√p[1],…,√p[n])の元、 Q(√p[1],…,√p[n])の元はΣ[U ⊂ {1, …, n}] a[U] ∏[i∈U]√p[i]と表されるんだから、 もし√qの形に表せるなら、これらのうちのどれかの項で表せるはずなの。 √qを整理するってのは、例えば√75=5√3にする、みたいなことよ。 ルートの中が分数でも、分母の有理化をして、ルートの外に出せるもの出せば b∏[i∈V]√p[i] (V ⊂ {1, …, n})の形になるはずよ。 やはり分からないわ。それって例えば、 √5 = a + b√2 + c√3 + d√2√3 が成り立てば、a = b = c = 0 か a = b = d = 0 か a = c = d = 0 か b = c = d = 0 かであるってことかしら。 でも>>643 でもちょっと見たけど、そもそもそういうことが簡単に言えるのかどうかが分からないから難しいわけじゃない? とりあえずこの問題の解説の決定版みたいなの見つけたから紹介しておくわ。 https://math.stackexchange.com/questions/30687/the-square-roots-of-different-primes-are-linearly-independent-over-the-field-of このリンク先の一番上にある解答は、>>647 に関係あると思うけど ℚ(√p_1, …, √p_n) のℚ上のベクトル空間としての次元が2^nになることを証明してるわ。 ℚ(√p_1, …, √p_n) の要素はすべて ∏[i∈U]√p_i の一次結合で表せて ∏[i∈U]√p_i は全部で2^n個あるから ℚ(√p_1, …, √p_n) の次元が2^nならば、これらは一次独立になるしかないわ。 体Lが体Kを拡大して得られる時、[L : K] でLをK上のベクトル空間と見た時の次元を表すのね? そして、さらに体Mが体Lを拡大したもののときに、[M : K] = [M : L] [L : K] という法則が成り立つのね? この解答はそれを利用しているわけだけど、アタシはまだ体論を勉強していないから どうしてそうなのかとか分からないけど、体論を知っている姐さんたちは納得するのではないかしら? 他の解答を見るとガロア理論とも関係ある問題みたいね。 上に紹介した解法と本質的には同じものかもしれないけど、難しい理論を知らなくても理解できる証明を見つけたわ。 https://kam.mff.cuni.cz/ ~klazar/tomek_pr.pdf これに従った証明を書いておくわ。以下では I ⊂ ℕ に対して p(I) = ∏[i ∈ I] p_i ℚ(J) = ℚ({√p_j | j ∈ J}) と書くわね。 命題 任意の有限集合 I, J ⊂ ℕ について、I ≠ ∅ かつ I ∩ J ≠ ∅ ならば √p(I) ∉ ℚ(J) 証明 これが成立しないとすると、I ≠ ∅ かつ I ∩ J ≠ ∅ で √p(I) ∈ ℚ(J) となる反例が あることになるけど、その中でJの要素の数が最小となるものを考えるわ。 √p(I) ∉ ℚ なので J ≠ ∅ だから、Jからある要素 k ∈ J を選べるわ。 するとある a, b ∈ ℚ(J \ {k}) を使って √p(I) = a + b √p_k と書けるけど、ここで3つの場合にわけて考えるの。 1) a ≠ 0の場合、√p(I) = b √p_k となり、したがって √p(I ⋃ {k}) = √p(I) √p_k = b √p_k √p_k = b p_k ∈ ℚ(J \ {k}) となり、|J \ {k}| < |J| だからJの最小性に矛盾。 2) b ≠ 0の場合、√p(I) = a ∈ ℚ(J \ {k}) となり、Jの最小性に矛盾。 3) ab = 0の場合、上の式を2乗して整理すると 2ab √p_k = p(I)^2 − a^2 − b^2 p_k となるから √p({k}) = √p_k = (p(I)^2 − a^2 − b^2 p_k) / 2ab ∈ ℚ(J \ {k}) となり、Jの最小性に矛盾。 ごめんなさい、なんか文字化けしちゃったかしら。 J \ {k} は、J ∖ {k} つまり J − {k} ね。 あら! ごめんなさい、1)〜3)の場合分けで、=と≠の記号が反対になってたわ! 正しくは 1) a = 0の場合 2) b = 0の場合 3) ab ≠ 0の場合 あなた達が喋ってること全く理解できないわ それ日本語なの? >>693 これは何て本なの? じゃあ [M : K] = [M : L] [L : K] ていうのもこのクンマー理論ていうので出てくる法則なのかしら? >>693 正標数の話してるじゃない? それならここでの話とは関係ないじゃない? >>694 >>695 あなたたち、少しは体のこと勉強してから書き込んでちょうだい。 >>うさぎ あなた多分、体論の前に線型代数をやった方がいいんじゃないかしら。 >>688 の例は的外れで、1, √2, √3, √2√3, √5は一次独立なんだから、 √5 = a + b√2 + c√3 + d√2√3は成り立たないのよ。 a + b√2 + c√3 + d√2√3 + e√5 = 0 ならばa=b=c=d=e=0ってことよ。 一次独立って言葉、あなた大丈夫かしら? >>689 の一つ目のリンク先は、日本語訳がめちゃくちゃで読めなかったわ。 ただうさぎが三行にわたって書いている、リンク先の解答にあるという内容は どれも正しい内容ね。 [M : K] = [M : L] [L : K]は体論やるまでもなく線型代数でもやるはずよ。 二つ目のリンク先も英語であたしはとても読む気になれないから うさぎが書いたのを読んだけど、 その命題は偽だわ。だって反例 I = J の場合 I ≠ ∅ かつ I ∩ J ≠ ∅ だけど √p(I) ∈ ℚ(J) になるわ。 例えばI = J = {2}とでもすれば、√2 ∈ ℚ(√2) なのは明らかだわ。 あら、I = J = {2}ではなくて、 I = J = {1}でp_1=2 の間違いだわね。 ごめんなさい。 >>698 一次独立って言葉については大丈夫よ。 >>>688 の例は的外れで、1, √2, √3, √2√3, √5は一次独立なんだから、 >√5 = a + b√2 + c√3 + d√2√3は成り立たないのよ。 >a + b√2 + c√3 + d√2√3 + e√5 = 0 ならばa=b=c=d=e=0ってことよ。 前提がおかしいと思うの。いまやりたいのって 1, √2, √3, √2√3 は一次独立だとわかっているけど 1, √2, √3, √2√3, √5 が一次独立かどうかまだわかっていないときに 1, √2, √3, √2√3, √5 も一次独立であることを証明したいってことじゃないの? あなたの議論て、これから証明しようとしていることを初めから仮定しているように見えるの。 >[M : K] = [M : L] [L : K]は体論やるまでもなく線型代数でもやるはずよ。 そうだとしたらアタシはそこまでやっていないわ。 そもそもアタシに少しでもなじみのあるベクトル空間ってℝ^nとか関数空間とかくらいなの。 [L : K]みたいな表記も見たことなかったし。これは体論のものじゃないの? とりあえず初見だからよく分からないと思ったけど、どうしてこの法則が成り立つのかちょっと考えてみるわ。 >>>689 の一つ目のリンク先は、日本語訳がめちゃくちゃで読めなかったわ。 これは自動翻訳とか使ったって意味かしら? そしてアタシが書いた命題についてだけど、おっしゃる通りよ。 困惑させちゃって本当にごめんなさい! m(_ _)m アタシまた記号を書き間違ってたの。正しくは I ∩ J = ∅ よ。 頭の中ではちゃんとしてるはずなんだけど、文字にする時になぜか=と≠を取り違えやすいみたい。 たぶんコピペとかしながら作るせいもあるのかもしれないわ。 記号の間違いが多かったから、訂正したものを書き込んでおくわ。 p(I) = ∏[i ∈ I] p_i ℚ(J) = ℚ({√p_j | j ∈ J}) 命題 任意の有限集合 I, J ⊂ ℕ について、I ≠ ∅ かつ I ∩ J = ∅ ならば √p(I) ∉ ℚ(J) 証明 これが成立しないとすると、I ≠ ∅ かつ I ∩ J = ∅ で √p(I) ∈ ℚ(J) となる反例が あることになるけど、その中でJの要素の数が最小となるものを考えるわ。 √p(I) ∉ ℚ なので J ≠ ∅ だから、Jからある要素 k ∈ J を選べるわ。 するとある a, b ∈ ℚ(J∖{k}) を使って √p(I) = a + b √p_k と書けるけど、ここで3つの場合にわけて考えるの。 1) a = 0 の場合、√p(I) = b √p_k となり、したがって √p(I ∪ {k}) = √p(I) √p_k = b √p_k √p_k = b p_k ∈ ℚ(J∖{k}) となり、|J∖{k}| < |J| だからJの最小性に矛盾。 (このとき (I ∪ {k}) ∩ (J∖{k}) = ∅ となっていることに注意) 2) b = 0 の場合、√p(I) = a ∈ ℚ(J∖{k}) となり、Jの最小性に矛盾。 3) ab ≠ 0 の場合、上の式を2乗して整理すると 2ab √p_k = p(I)^2 - a^2 - b^2 p_k となるから √p({k}) = √p_k = (p(I)^2 - a^2 - b^2 p_k) / 2ab ∈ ℚ(J∖{k}) となり、Jの最小性に矛盾。 ( {k} ∩ (J∖{k}) = ∅ に注意) とりあえず [M : K] = [M : L] [L : K] の証明はできたと思うわ。 [L : K] = l, [M : L] = m とおいて、[M : K] = ml を示すわ。 LをK上のベクトル空間と見た時の基底を e_1, …, e_l MをL上のベクトル空間と見た時の基底を f_1, …, f_m とするわ。 Mの任意の要素は ∑_{1 ≤ j ≤ m} b_j f_j (b_j ∈ L)と表せるけど b_j ∈ L は ∑_{1 ≤ i ≤ l} a_ij e_i (a_ij ∈ K) と表せるから、これを上の式に代入すると ∑_{1 ≤ i ≤ l, 1 ≤ j ≤ m} a_ij e_i f_j となるから、 Mの任意の要素は、Kの要素を係数とする { e_i f_j | 1 ≤ i ≤ l, 1 ≤ j ≤ m } の一次結合で表せるわ。 従って [L : K] ≤ ml あとは、{ e_i f_j | 1 ≤ i ≤ l, 1 ≤ j ≤ m } がK上一次独立であることを示せば [L : K] ≥ ml となって証明が完了するわ。 いま ∑_{1 ≤ i ≤ l, 1 ≤ j ≤ m} a_ij e_i f_j = 0 (a_ij ∈ K) が成り立つとするわ。 f_j が共通するものをまとめると ∑_{1 ≤ j ≤ m} (∑_{1 ≤ i ≤ l} a_ij e_i) f_j = 0 となるわ。ここで各jについてf_jの係数 ∑_{1 ≤ i ≤ l} a_ij e_i は Lの要素で f_1, …, f_m はL上一次独立だから ∑_{1 ≤ i ≤ l} a_ij e_i = 0 が分かるわ。すると e_1, …, e_l がK上一次独立だから各iについて a_ij = 0 これですべてのi, jについてa_ij = 0 となることがわかって、{ e_i f_j | 1 ≤ i ≤ l, 1 ≤ j ≤ m } が一次独立であることがわかったわ。 これで大丈夫かしら? だからと言って [ ℚ(√2,√3,√5,…,√p_n) : ℚ ]= 2^n とは直ぐには言えないわよ やだ! >>701 にまだ間違いがあったわ。正しくは↓(p(I)^2じゃなくてp(I)ね) 3) ab ≠ 0 の場合、上の式を2乗して整理すると 2ab √p_k = p(I) - a^2 - b^2 p_k となるから √p({k}) = √p_k = (p(I) - a^2 - b^2 p_k) / 2ab ∈ ℚ(J∖{k}) となり、Jの最小性に矛盾。 じゃあ一番目のリンク先を解読したものをアタシなりに書いてみるわ。 補題 Kはℚを含む体、pとqは正の整数とする。√p, √q, √(pq) のどれもKに属さないなら [K(√p, √q) : K] = 4 証明 仮定から√p ∉ K なので [K(√p) : K] = 2 ね。 [K(√p, √q) : K] = [K(√p, √q) : K(√p)] [K(√p) : K] なので [K(√p, √q) : K(√p)] = 2 を示せばいいけど、それには √q = a + b√p となる a, b ∈ K が存在するとして矛盾を導けばいいわ。3つの場合にわけて考えるの。 1) a = 0 の場合、√q = b√p となり、したがって √(pq) = √q√p = b√p√p = bp ∈ K となり、仮定 √(pq) ∉ K に矛盾。 2) b = 0 の場合、√q = a ∈ K となり、仮定 √q ∉ K に矛盾。 3) ab ≠ 0 の場合、√q = a + b√p を2乗して整理すると 2ab√p = q - a^2 - b^2 p となるから √p = (q - a^2 - b^2 p) / 2ab ∈ K となり、仮定 √p ∉ K に矛盾。 QED この補題の証明、>>701 の命題の証明とそっくりでしょ。だから本質的には同じものっぽいって>>689 で書いたの。 命題 a_1, a_2, a_3, … が正の整数の列で、空でない任意の有限集合 I ⊂ ℕ に対して √(∏_{i ∈ I} a_i) ∉ ℚ なら [ℚ(√a_1, …, √a_n) : ℚ] = 2^n 証明 K_0 = ℚ K_n = ℚ(√a_1, …, √a_n) と表すことにするわ。nについての帰納法で [K_n : ℚ] = 2^n を示すわ。 (n = 0 の場合) [K_0 : ℚ] = [ℚ : ℚ] = 1 = 2^0 (n = 1 の場合) 仮定から √a_1 ∉ ℚ なので [K_1 : ℚ] = [ℚ(√a_1) : ℚ] = 2 = 2^1 (n ≥ 2 の場合) n−1まで命題が成り立つと仮定するわ。 [K_{n−1} : ℚ] = [K_{n−1} : K_{n−2}] [K_{n−2} : ℚ] であって、帰納法の仮定から [K_{n−1} : ℚ] = 2^{n−1} そして [K_{n−2} : ℚ] = 2^{n−2} なので [K_{n−1} : K_{n−2}] = 2^{n−1}/2^{n−2} = 2 つまり [K_{n−2}(√a_{n−1}) : K_{n−2}] = 2 この式の√a_{n−1} を √a_n や √(a_{n−1} a_n) に変えても同じことが言えるので [K_{n−2}(√a_n) : K_{n−2}] = 2 [K_{n−2}(√(a_{n−1} a_n)) : K_{n−2}] = 2 bェ成り立つわ。bツまり √a_{n−1} ∉ K_{n−2} √a_n ∉ K_{n−2} √(a_{n−1} a_n) ∉ K_{n−2} ということになるの。したがって補題から [K_n : K_{n−2}] = [K_{n−2}(√a_{n−1}, √a_n) : K_{n−2}] = 4 となるわ。帰納法の仮定より [K_{n−2} : ℚ] = 2^{n−2} なので [K_n : ℚ] = [K_n : K_{n−2}] [K_{n−2} : ℚ] = 4 ⋅ 2^{n−2} = 2^n QED アタシMacで専ブラで書き込んでて、専ブラではちゃんと表示されてるんだけど ふつうのブラウザで見たらなぜか文字化けしちゃってるわね。 下から9行目はこうよ。↓ が成り立つわ。つまり ありがとう理解出来たわ この世には賢い人がいるものね ずいぶん進んだのね。 読むのも書き込むのも大変だから、 時間が取れる時しか書き込めないわ。 >>700 684 の >aが√qの形に表せるとしたら の√qが、あなたの√5にあたるのね。 やっとあなたの言わんとしてることが分かったわ。 そうね、あたしはそこを証明すべきなのに、 無意識化で当たり前だと思っていることを使ってしまう傾向があるようだわ。 [M : K] = [M : L] [L : K]については、昔の記憶で書いたんだけど、 調べてみたらこの表記はおっしゃる通り線型代数では出てこなかったわ。 あたし代数体をよく扱ってたんだけど、代数体の拡大って、 まるっきり線型空間のイメージでいたから てっきり線型代数でやるものだと勘違いしていたわ。 自動翻訳? リンクとんだら勝手に変な日本語が出てきたのよ。 >>701 704 の訂正も含めてすっかり納得したわ。素晴らしいわ。 >>702 これは特別難しいことはなく、基本に沿ってやれば出来るものだから、 全く問題ないと思うわ。 (線型代数とかこういうほぼ自明なことをちまちまチェックするのが面倒なのよね) >>705 補題はOKだわ。確かに701と同じような証明ね。 この補題の要所は701のI=qで{√p_j | j ∈ J}={p}としたバージョンと同じだから、 まあ当然と言えば当然なんでしょうね。 命題の証明に疑問があるわ。 >この式の√a_{n−1} を √a_n や √(a_{n−1} a_n) に変えても同じことが言えるので の部分なんだけど、帰納法でn-1まで成り立つと仮定しているのだから、 nの時に同じようなことはまだ言えてないのではないかしら。 これはもしかして、整数列がどんな列かをきっちり指定していないから、 元々a_nだった整数をa_{n−1}にした「別の整数列」に対しても成り立つ、 ということかしら? でも帰納法の仮定の下の話をしているときに、 別の整数列の話を持ち込んでもいいものかしら? これまでよりずいぶんゆるい命題だからちょっと驚いたんだけど、 でも直感的には確かに成り立ちそうな命題だけど、 ちょっとこの部分の疑問が解決しないと証明としては納得できないわ。 無意識化→無意識下 >>703 701でI=p_nとしてJ={k∈N|1≦k≦n-1}としたものを考えれば、 帰納的に言えると思うわよ。 >>708 >調べてみたらこの表記はおっしゃる通り線型代数では出てこなかったわ。 やはりそうよね。一般的な線型代数の入門書だったら、体の拡大なんて話はもちろん 「体」って言葉自体出てこないんじゃないかしら。 「体K上で一次独立」っていう言い方も、アタシ今回初めて学んだもの。 アタシになじみのあるベクトル空間ではスカラー倍はいつも実数か複素数だったから。 >自動翻訳? >リンクとんだら勝手に変な日本語が出てきたのよ。 それはおそらくブラウザの自動翻訳機能がオンになってるんだと思うわ。 これは英語のサイトよ。アタシが開くと日本語は一文字もないわ。 てことは、きっと>>540 で紹介したページを開いた時も、変な日本語を見せられてたのね。 画面のどこかに自動翻訳機能のオン/オフの切り替えスイッチないかしら? またはブラウザの設定で自動翻訳機能をオフにできるんじゃないかしら? >これはもしかして、整数列がどんな列かをきっちり指定していないから、 >元々a_nだった整数をa_{n-1}にした「別の整数列」に対しても成り立つ、 >ということかしら? そうね。というか、a_{n-1}を取り除いて、列のn-1番目を a_n や a_{n-1}a_n にするって意味よ。 つまり、もとは a_1, …, a_{n-2}, a_{n-1}, a_n, a_{n+1}, … だけど、この代わりに a_1, …, a_{n-2}, a_n, a_{n+1}, … a_1, …, a_{n-2}, a_{n-1}a_n, a_{n+1}, … を考えても「この中から何個か選んで積を作ると平方数にならない」って性質が保たれるから。 でも命題の述べ方があまり良くなかったかもしれないわ。 そもそも無限の数列みたいに書く意味ないし、わかりにくくなるだけよね。 こうしたらどうかしら? 命題 正の整数 a_1, …, a_n の中から1個以上を選んで作るどんな積も平方数にならないなら [ℚ(√a_1, …, √a_n) : ℚ] = 2^n んー、 「特定の数列」にしちゃうと、帰納法の途中で別の数列にするのはやっぱり疑問が残るから、 例えば 命題 その中の1個以上を選んで作るどんな積も平方数にならないような任意のn個の自然数に対して、 Qにそれらの平方根をすべて添加した体はQ上2^n次である。 なんてのはどうかしら? これなら特定の数列に対してではなく、 条件を満たすあらゆる数列に対して帰納法の仮定を使えるから >>705 の論法が疑問なく使えるようになるのではないかしら。 数列っていうか、これだと数列ですらないわね。 条件を満たすような任意の自然数の有限集合ね。 無限かどうか、というよりむしろ、数列または集合の「任意性」が命題の中にあるといいなと思うの。 そうね。確かに>>711 の述べ方で良いと思うわ。 でも>>710 の最後みたいな書き方って、暗黙の了解で任意性が含まれているのよね。 数学っていうより、言語学の話になるのかもしれないけど。例えば 「a_1 と a_2 が奇数ならば a_1 + a_2 は偶数である」 って命題は「任意のa_1 と a_2について」って理解することが多いじゃない? 論理式で表現するなら、前に普遍量化子 ∀a_1 ∀a_2 がついた形で了解されるってことね。 要は 「x が P なら x は Q である」 って文は(特に数学では)「すべての x について」を補って ∀x (Px→Qx) と理解されることが多いのよね。 ああ、たしかにそうね。 それを踏まえて>>705 を読み返すと、 そのままでも間違いではないようね。 705に疑問を感じたままで>>710 見たから、 705の疑問を710でも引きずって疑問を感じていたようだわ。 それであたしはその引きずっている疑問を断ち切るために、 任意性を暗黙の了解ではなく明示せずにはいられなくて、 >>711 のように書いたんだわ。 英語に比べて日本語が数学に向いていない、って言われるのは、 こんなところにも原因があるのかしらね。 でもこれに関しては英語でも同じよ。 If x and y are odd, then x+y is even. (xとyが奇数ならx+yは偶数である) みたいな文、“For all x and for all y” を補って理解されるから。 自然言語を使って数学の話をする際の難しさのひとつって感じじゃないかしら。 これまでにスレで出たアイディアをまとめると次のことがわかるわね! 1 ≤ k ≤ n とする。a_1, …, a_k を異なるk個の有理数とし、b_1, …, b_k を有理数とする。 このとき、n次関数fで、各iについて f(a_i) = b_i となり a_1, …, a_k 以外の任意の有理数aに対して f(a) ∉ ℚ となるものが存在する。 証明 >>585 に書いたようにヴァンデルモンド行列を使えば各iについて g(a_i) = b_i となるk−1次関数が一意的に決まり、g ∈ ℚ[x]となるわ。 g ∈ ℚ[x] だから、任意の有理数に対して g(a) ∈ ℚ ね。そして h(x) = √p_{n−k+1} (x − a_1) … (x − a_k) (x − √p_1) … (x − √p_{n−k}) とおくと(k = n なら h(x) = √2 (x − a_1) … (x − a_n) ね) 各 a_i について h(a_i) = 0 で、それ以外の有理数aに対して h(a) ∉ ℚ となるわ。なので f(x) = g(x) + h(x) とおけば、各 a_i について f(a_i) = b_i、それ以外の有理数aに対して f(a) ∉ ℚ となるわ。QED ちなみに、すべての有理数aに対して f(a) ∉ ℚ となるn次関数fは f(x) = (x − √p_1) … (x − √p_n) でいいわね。 一方、n+1個以上の有理数に対して有理数の値をとるn次関数はすべての有理数に対して有理数の値をとるのね…。 いろいろわかってスッキリしたし、またひとつ賢いヲカマになれたわ! まさに集合知ね。 >>715 たしか英語で書かれた数学の論文なんかだと、If〜よりもFor any〜とかFor all〜の表現が多いと思うわ。 論理式をそのまま文章にしたような感じ。 だから日本語より誤解が少ないと思うわ。 >>716 あなた、エネルギッシュね。 いいと思うわ。 ところで結局>>655 は簡単な証明書き込まなかったわね。 なんだか難しい話が続いたけど、一段落したみたいね。 それじゃそろそろもう少し易しい問題に戻そうかしら。 問題:27000001を素因数分解せよ。 ただし素因数は四つである。 x^3 + y^3 = (x + y)(x^2 - xy + y^2) を使って 27000001 = 27⋅10^6 + 1 = (3⋅10^2)^3 + 1^3 = (3⋅10^2 + 1){(3⋅10^2)^2 - 3⋅10^2 + 1} = (3⋅10^2 + 1){(3⋅10^2 + 1)^2 - 9⋅10^2} = (3⋅10^2 + 1)(3⋅10^2 + 1 - 3⋅10)(3⋅10^2 + 1 + 3⋅10) = 301⋅271⋅331 = 7⋅43⋅271⋅331 前にあった「頭がいいゲイが集まるスレ」で、数学の問題が結構書き込まれてたのよ ほとんどが解かれてなかったけど このスレの>>42 もそのひとつで、アタシいまだに答えを知りたいわ そのスレから別の問題を出していいかしら? nは正の整数とする 0より大きく1より小さい既約分数のうち 「nを分母で割ったものの小数部分が1/2以上である」 という条件をみたすものは全部で何個あるか nで表せ アタシめちゃめちゃ時間がかかって一応解いたけど、答えがすんごく長くなっちゃったの 出題者さんこのスレ見てないかしら? 出典や想定解答、数学的意味が知りたいわ >>42 は無理でしょ 地球上の誰一人として解けないと思うわ >>42 小数点第偶数位を並べた小数と、 小数点第奇数位を並べた小数のうち、 少なくとも一方は無理数だ、 ってことは明らかなんだけれどもね。 >>718 が簡単すぎたようだからもう一問いくわよ。 これも簡単かしら? 問題:m^3+n^3−6mn=p−8 を満たす 正の整数m,nと素数pの組(m,n,p)を全て求よ。 (筑波大2022) >>723 ひゃだ、素敵なポエムね 姐さん詩人ね >>725 え、どうして? あたしには全然明らかじゃないわw >>718 を解いたご褒美に教えて >>727 だって両方とも有理数だとしたら、 両方ともどこかから先は循環するわけでしょ。 そしたら元の√2は、どこかから先は それぞれの循環節の最小公倍数の2倍の循環節をもつ循環小数になるでしょ。 そうすると√2は有理数になってしまうじゃない。 ああ、そっか! 有理数=循環小数なのね。 だから偶数位だけ並べたのが循環小数なら、その間に一個おきに0を入れたものも循環小数になるから有理数なのね。 なるほど、ありがとう。 >>726 ちょっと、何よコレ! キチガイみたいに難しいじゃない! でも頑張ってみたわ。 与式をpについて解いて因数分解すると p = m^3 + n^3 - 6mn + 8 = (m + n + 2)(m^2 - mn + n^2 - 2m - 2n + 4) ここで m, n は正の整数だから m + n + 2 > 1 なので、これが素数になるのは m^2 - mn + n^2 - 2m - 2n + 4 = 1 つまり n^2 - (m + 2)n + (m^2 - 2m + 3) = 0 のときに限るわ。このnの2次方程式が解を持つから 判別式 = (m + 2)^2 - 4(m^2 - 2m + 3) = -3m^2 + 12m - 8 ≥ 0 したがって 2 - 2/√3 ≤ m ≤ 2 + 2/√3 なので考えられる可能性は m = 1, 2, 3 m = 1 なら n^2 - 3n + 2 = 0 なので n = 1, 2 m = 2 なら n^2 - 4n + 3 = 0 なので n = 1, 3 m = 3 なら n^2 - 5n + 6 = 0 なので n = 2, 3 この中で m+n+2 が素数になる組み合わせだけとればいいから、答えは (m, n, p) = (1, 2, 5), (2, 1, 5), (2, 3, 7), (3, 2, 7). これヒントもなしなの? こんなの制限時間内で解ける受験生いるの? もっと簡単な解法あるの? そもそも与式が意味不明すぎるわ。この問題の数学的意味の解説を所望するわ。 つーかアタシが先に>>720 で問題出したのに、解かないで新しい問題出すのはルール違反よw アタシあなたの問題を2問も解いたんだから、あなたもお返しに>>720 を解いてちょうだいw >>731 さすがね。 解法も想定通りよ。ヒントはなかったわ。 因数分解がポイントよね。ヒント出すとしたらここでしょうね。 数学的意味?筑波大に聞いて下さいな。 多分pに注目して因数分解の流れが出来るか、 それから2変数の二次方程式をうまく処理できるか、 あたりを見たかったのではないかしら? >>720 難しいわ。 n+1から2nまでのオイラー関数の和は少なくともあることまではわかるけど、 分母がnより小さい場合の扱いが今のところよくわからないわ。 って、そんなルールあったの? いやその気持ちはわかるんだけど、この問題って出典もレベルもわからないじゃない? というかおそらく大学受験よりかなり上のレベルではないかしら? せっかく大学だか大学院だかわからないけど、物凄く高いレベルの話が一段落したんだから、 大学受験レベルまでの問題でほっこりしたいわ。 元々このスレの想定レベルは大学受験レベルでしょ。 うさぎさんは見たところ大学受験レベルだと翌日には解いてしまうようなハイレベルな人だから それだけでは物足りないのかも知れないけど、 そうね、 大学受験レベルの問題が出てるのに解かないで新しい大学受験レベルの問題をだすことがルール違反、 っていうなら賛成できるわ。 ダメ? このスレは間違いを指摘された人もそれほど荒れ狂わずに いい感じの品位を保ちながら進んでるわね 以前同サロに英語の勉強スレがあったときは 三年英太郎とかいう糞が自分の英語の間違いを指摘された途端 とんでもなく発狂してスレが使えなくなるくらい荒らしまくって残念だったわ 算数・数学が好きな人ってどんな精神構造してるんやろなあ あらゆる事象を0とか1とか10とか抽象化してそれらを分類(?)・解析(?)したがるんか 10 https://i.imgur.com/7J1CbQF.jpg https://i.imgur.com/V8l1QmJ.jpg >>732 ヒントなしで、しかもこれが想定解法だったとは驚いたわ。 書き込みだけ見るとアタシ簡単に解いているように見えるかもしれないけど、全然そんなことないのよ。 この筑波大の問題は解くのに何時間もかかったわw ていうか因数分解を見つけるのが難しかっただけだけど。 mやnに具体的な数をいくつか入れて電卓アプリ使いながら計算してみて なんかこれいつも m+n+2 で割れるっぽいかも?って思ってやっと発見できたの。 因数分解ができたらあとは別に難しくないけど。 これ、当てはめで答えを見つけた受験生はいるだろうけど、ちゃんと解けた受験生はほぼいないんじゃないかしら? >>436 の京大の問題なんかよりはるかに難しいと思うわ。 こんな因数分解を見つける能力で数学的思考力は測れないと思うし、入試問題としてあまりよくない気がするわ。 パズルとしてはよくできていて面白いけどね。 >大学受験レベルの問題が出てるのに解かないで新しい大学受験レベルの問題をだすことがルール違反、 >っていうなら賛成できるわ。 そうね。了解するわ。でもこの問題無視して欲しくなかったの。 これ中学生でも理解できる問題じゃない? しかも答えはとてもシンプルな式だから、エレガントな証明があるはずだと思うの。 このスレ、数学できる人がいっぱいいるみたいだから誰か解いてくれるんじゃないかなって思ったのよ。 そしてなるほどね、オイラー関数と関係がある問題だったのね。 n = 1 の場合 「1をmで割ったものの小数部分が1/2以上である」ような自然数mは2だけで これを分母とする0より大きく1より小さい既約分数は 1/2 の1個ね。 φ(m) はmと互いに素なm以下の正の整数の個数だから、これはちょうどφ(2)なのね。 n = 2 の場合 「2をmで割ったものの小数部分が1/2以上である」ような自然数mは3と4で 該当する分数は 1/3, 2/3, 1/4, 3/4 の4個だけど、これは φ(3) + φ(4) なわけね。 分母がnより小さい場合は、商の整数部分を無視して小数部分が0.5以上かどうかを見るのよ。 例えば n = 3 の場合、3/2 = 1.5 の小数部分は 0.5 だから、分母が2の分数も数えるの。 だから該当する分数は、1/2, 1/4, 3/4, 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 1/6, 5/6 になるわ。 >508とか>595とか>605とかみたいな高度な数学への架け橋となっているような問題にしてほしいわ この筑波大の問題とか>>557 みたいな完全に初等的な頭の体操もいいけど、問題のためだけのパズルだけになるのは は絶対に嫌 >>735 筑波大の問題は、x^3+y^3+z^3−3xyzの因数分解の公式覚えてますか、って問題なんでしょうね。 オイラー関数からむ方の問題は、分母がnより小さい場合の問題の意味はわかるのよ。 法則性を見つけ出すのが難しくてどうすればいいものかわからないのよ。 >>736 架け橋というか、それらは大学受験レベルと比べると、完全に高度な数学だと思うわよ。 そういうのもたまにはいいけど、 って、ここ見てる人たちってそんなにレベル高い人が多いのかしら? そんなに高度な数学が需要あるのかしら? だとしたらそのことにビックリだわ。 アタシは問題出すときは基本的に大学受験レベルにするつもりだけど、 姐さんご希望なら姐さんがそういう高度な問題を出すのもアリだと思うわ。 そういうのが好きな人、食らいつける人は反応するでしょうし、 アタシも反応できそうならするかもしれないわ。 架け橋レベルっていえば、フェルマーの小定理を証明せよ、とかそういう問題が 大学受験レベルでも解けるけど高度な数学ともつながりがあるから、 ちょうど架け橋と呼ぶにはピッタリなレベルだと思うわ。 >>738 ああ、なるほど。それで腑に落ちたわ。そういえばそんなの見たことあったわ。 でもアタシそれを覚えなきゃいけない公式と認識してなくて、高校の時もそうだけど覚えてなかったわ。 アタシが勘違いしてただけなのか今は変わったのか、それって覚えなきゃいけない公式のひとつ扱いなのかしら。 確かに公式として覚えてる人にはすぐに因数分解できるから簡単な問題なのね。 一方アタシみたいに覚えてない人には超絶難問に見えるのねw アタシふつうに整式の割り算で因数分解したからねw この公式のこと調べて見つけたんだけど、この筑波大の問題、 https://manabitimes.jp/math/575 の最後にのってるシンガポール数学オリンピックの問題の丸パクリねw でもおかげでこの公式覚えられたから良かったわ 10年前だからパクってもバレないと思ったのかしら 学内では論文など剽窃はご法度だと指導してるだろうに m^3 + n^3 - 6mn + 8 の因数分解、あの公式覚えてなくても出来たわ。 まず考えたのは、mとnの対称式だから、基本対称式のm+nとmnで表せるはずよね、ってこと。 m^3 + n^3 = (m+n)^3−3nm^2−3mn^2 = (m+n)^3−3mn(m+n) だから、 これの最後の項が −6mn と −3mn でくくれるなって思ったの。 そしたら、与式= (m+n)^3−3mn(m+n+2)+8 になるじゃない。 そこで (m+n+2) を目にして、 ん? (m+n)^3 と 8で因数分解したら (m+n+2) 出てくるんじゃない? って気づいたの。 (m+n)^3+8 = (m+n+2){(m+n)^2−2(m+n)+4} でしょ。だから 与式= (m+n+2){(m+n)^2−2(m+n)+4}−3mn(m+n+2) = (m+n+2){(m+n)^2−2(m+n)+4−3mn} = (m+n+2)(m^2+2mn+n^2−2m−2n+4−3mn) = (m+n+2)(m^2−mn+n^2−2m−2n+4) これで因数分解ができたわ。 対称式の性質が使えると、いろいろと便利ね。 誰か>>720 解いてよ。じゃあヒント。 n = 4 の時、該当する分数は 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 1/6, 5/6, 1/7, 2/7, 3/7, 4/7, 5/7, 6/7, 1/8, 3/8, 5/8, 7/8 の16個 n = 5 の時、該当する分数は 1/2, 1/3, 2/3, 1/6, 5/6, 1/7, 2/7, 3/7, 4/7, 5/7, 6/7, 1/8, 3/8, 5/8, 7/8, 1/9, 2/9, 4/9, 5/9, 7/9, 8/9, 1/10, 3/10, 7/10, 9/10 n = 6 の時、該当する分数は 1/4, 3/4, 1/7, 2/7, 3/7, 4/7, 5/7, 6/7, 1/8, 3/8, 5/8, 7/8, 1/9, 2/9, 4/9, 5/9, 7/9, 8/9, 1/10, 3/10, 7/10, 9/10, 1/11, …, 10/11, 1/12, 5/12, 7/12, 11/12 n = 7 の時、該当する分数は 1/2, 1/4, 3/4, 1/8, 3/8, 5/8, 7/8, 1/9, 2/9, 4/9, 5/9, 7/9, 8/9, 1/10, 3/10, 7/10, 9/10, 1/11, …, 10/11, 1/12, 5/12, 7/12, 11/12, 1/13, …, 12/13, 1/14, 3/14, 5/14, 9/14, 11/14, 13/14 >>744 それではヒントにならないわよ。 そこまでは問題文見ればわかるもの。 肝心なのはnより小さい分母の振る舞いの規則性よ。 n = 1, 2 だとなし n = 3 だと 2 n = 4 だとなし n = 5 だと 2,3 n = 6 だと 4 n = 7 だと 2,4 n = 8 だと 3,5 n = 9 だと 2,5,6 n = 10 だと 4,6 以下略 これに規則性が見つけられないのよ。 奇数だと2があるなとか、偶数でもmod4で2なら4があるなとか、 少し規則性を感じる部分はあるんだけれど、 全体をもれなく表す規則性が見つからないからnの一般式にまでむ持っていけないのよ。 ところでうさぎさんに >>743 スルーされたのはちょっと残念。 >>745 でもこれで答えがどういう式になるのか予想できるじゃない? アタシは予想をしてからそれを証明することを目指したからね nより小さい分母の規則性がわかったとして、そこからオイラー関数の和って簡単に計算できるの? ちょっと調べてみたけど、オイラー関数の値の和についての簡単な式は見つからなかったわ アタシはオイラー関数とか使わないで初等的な方法で解いたけど、なんか深い意味がありそうなのよね >>746 ごめんなさい。ふむふむ、なるほどと感心はしたんだけど、でもそれってよく考えれば 最初からx^3+y^3+z^3-3xyzで始めて同じようにやれば公式を証明したことに他ならないわよねw とか思って、でもそれを書き込むのも野暮かなと思ってノーコメントになっちゃったのw ちなみにネットで面白い証明を見つけたわよ x, y, z は3次方程式 t^3 - (x+y+z)t^2 + (xy+yz+yx)t - xyz = 0 の解になるわ。この t に x, y, z を代入したものを作ると x^3 - (x+y+z)x^2 + (xy+yz+yx)x - xyz = 0 y^3 - (x+y+z)y^2 + (xy+yz+yx)y - xyz = 0 z^3 - (x+y+z)z^2 + (xy+yz+yx)z - xyz = 0 これらを足して整理すると x^3+y^3+z^3-3xyz = (x+y+z)(x^2+y^2+z^2-xy-yz-xz) なんか書き間違ってたわね。正しいのは t^3 - (x+y+z)t^2 + (xy+yz+zx)t - xyz = 0 とかね >>747 えっ、ちょっ、・・・n^2? えっ、でも何で? 分母が2から、2nまでの真分数は全部で2n^2−n個よね。 そのうち条件満たすものは・・・ってな方針で考えるのかしら? 因数分解の方は、ネットで見つけたというやり方面白いわね。 訂正はなくても書き間違いねってすぐわかるわ。 たかが因数分解でも意外と奥深かったわね。 今回は三変数の三次式の因数分解だったけど、 四変数の四次式とか一般にn変数のn次式で同じような対称式の面白い因数分解の公式があるのかしらね。 とりあえずn=2で同じようにやってみたら、 x^2+y^2+2xy=(x+y)^2 が出てきたわ。 これより先はもう寝るからやらないけど、なにか面白いことが見えてくるかもね。 そうなの。n^2なの。不思議でしょ。だからなんでそうなるのか意味を知りたいの。 アタシがいろいろ書くことで解き方の発想が制限されたらいやなんだけど (アタシのとは違う解法を知りたいから) >>745 に関してアタシが見つけた法則をちょっと書くわね。 nより小さい分母は3種類に分けられるわ。 (イ)n−1の時に、n−1より小さい分母で出ていたもの(例:n=7の時の4はn=6の時に出ている) (ロ)(イ)以外の奇数のものは、2n−1の約数 (ハ)(イ)以外の偶数のものは、2nの約数 全然まだわかっていないけど、とりあえずあたしの考えている方向性だけ書いておくわね。 まずは問題文を振り返ってみるわ。 nは正の整数とする 0より大きく1より小さい既約分数のうち 「nを分母で割ったものの小数部分が1/2以上である」 という条件をみたすものは全部で何個あるか nで表せ これって、要するにそのまんま式にすれば Σ[k/2≦n mod k<k]φ(k) ってことよね。これがより簡単なnの式で表せる、って話でしょ。 だからあたしはどうしてもオイラー関数から離れられないのよ。 そうするとオイラー関数の性質を色々調べるじゃない? メビウス関数による整数論的関数の反転公式とか。 でもこれらの性質って、和についての性質ではあるんだけども、 和の条件が[k|n]であることがほとんどだから、 [k/2≦n mod k<k]の時にそのまま使えないのよね。 だから和の条件の[k/2≦n mod k<k]をもっとかみ砕いて別の表現にして、 それで何とかならないかと思うんだけど。 それでうさぎさんが予想して証明したんだから結果はn^2で間違いないと思うんだけど、 n^2が出てきそうなオイラー関数に関する性質が何かないかと捜したところ、 オイラー関数を一般化して、kを超えない自然数のうちでnと互いに素である者の個数を φ(n,k)と表すとする。もちろんφ(n,n)=φ(n)になるわ。 このときにΣ[k|n]φ(k,kn)=n^2になるって性質があったんだけど、 和の条件がそもそも全然違うし、これ関係あるのかしら? なんてことを考えてるところよ。 でもこういうことを考えていると時間があっという間に経ってしまって困るわね。 >>751 任意のmとjについて j と k が互いに素 ⇔ mk+j と k が互いに素 だから、mk, mk+1, …, (m+1)k-1 の中でkと互いに素であるものの個数って(mkはkと互いに素でないから) ちょうど1, …, k-1の中でkと互いに素であるもの個数、つまりφ(k)に等しいわよね? するとφ(k, kn) = nφ(k)となるから ∑[k|n]φ(k, kn) = n ∑[k|n]φ(k) となるけど >>316 にも出てきたけど ∑[k|n]φ(k) = n だから、上のがn^2になるのって当たり前じゃない? なにか意味がある式なのかしら。 >>752 そういやそうね。 とりあえずφに関係する式でn^2が出てくる式を見つけたんでとりあえず書き込んだんだけど、 元の問題もわかってしまえば当たり前に思えるものなのかもしれないし。 でもとりあえず和の条件を何とかすることが全然できずにいるわ。 それともこの和の形で考えること自体が、方針として無理があるのかしら? >>753 >それともこの和の形で考えること自体が、方針として無理があるのかしら? それは分からないわ。 理想的な方法のひとつは、該当する分数の集合が、n^2個の要素を持つ別の集合と 一対一の対応関係にあると示すってことかなって思うんだけど、思いつかないのよね。 いずれにせよ、こんな一見ヘンテコだけど答えが綺麗な問題、突然思いつくとは考えにくいから 何かの研究とか理論から派生したんじゃないかって気がするのよね。だとしたらオイラー関数も関係してそうね。 要望あるならアタシの証明を書くから言ってね。 >>754 とりあえずこのままでは埒があきそうもないから うさぎさんの解法見せて頂けるかしら。 そこから何か発見があれば御の字だわ。 n%b でnをbで割った時の余りを表すことにするわ。 F(n) = { a/b | aとbは互いに素、0 < a < b、n/bの小数部分が1/2以上 } = { a/b | aとbは互いに素、0 < a < b、(n%b)/b ≥ 1/2 } とおくわ。|F(n)|を知りたいの。 注意なんだけど、F(n)の要素として既約分数とそうでないものの区別はないわ。 たとえば 1/2 ∈ F(1) だから 3/6 ∈ F(1) でもあるの。 X∖Yで {x ∈ X | x ∉ Y} を表すわ。そしてbがnを割り切ることを b|n で表すわね。 補題1 F(n)∖F(n+1) = { i/(n+1) | 1≤ i ≤ n }. したがって |F(n)∖F(n+1)| = n. 証明 既約分数 a/b がF(n)∖F(n+1)の要素とするわ。 これは (n%b)/b ≥ 1/2 でありかつ ((n+1)%b)/b ≱ 1/2ということね。 (n+1)%b は (n%b)+1 か 0 のどちらかに等しいから、これは (n+1)%b = 0 を意味するわ。 つまり b|(n+1) だから、1≤ i ≤ nを満たすあるiに対して a/b = i/(n+1) となるわ。 逆に 1≤ i ≤ n ならば、ある既約分数 a/b があって i/(n+1) = a/b になるけど すると b|(n+1) だから ((n+1)%b)/b = 0/b = 0 ≱ 1/2 なので a/b ∉ F(n+1) ね。 b|(n+1) だから n%b = b-1 となるわ。b > a > 0 だから b ≥ 2 なので (n%b)/b = (b-1)/b = 1 - 1/b ≥ 1/2 だから a/b ∈ F(n) ね。 以上から i/(n+1) = a/b ∈ F(n)∖F(n+1) となるわ。QED 補題2 aとbは互いに素で 0 < a < b とする。 (i) a/b ∈ F(n+1)∖F(n) ならば n%b < b/2 ≤ (n%b)+1. (ii) a/b ∈ F(n+1)∖F(n) かつ bは奇数 ⟺ 1≤ i ≤ 2n を満たすある i があって a/b = i/(2n+1). (iii) a/b ∈ F(n+1)∖F(n) かつ bは偶数 ⟺ 1≤ j ≤ 2n+1 を満たすある奇数 j があって a/b = j/(2n+2). (ii)と(iii)より F(n+1)∖F(n) = { i/(2n+1) | 1≤ i ≤ 2n } ∪ { j/(2n+2) | 1≤ j ≤ 2n+1 かつ j は奇数 } となるので |F(n+1)∖F(n)| = 2n + (n+1) = 3n+1. 証明 (i) a/b ∈ F(n+1)∖F(n) なら (n%b)/b < 1/2 ≤ ((n+1)%b)/b つまり (n%b) < b/2 ≤ (n+1)%b となるわ。 ということは (n+1)%b ≠ 0 だから (n+1)%b = (n%b)+1 よ。したがって (n%b) < b/2 ≤ (n%b)+1 よ。 (ii) (⇒) (i)から (n%b) < b/2 ≤ (n%b)+1 だけどbが奇数だから (n%b) = (b-1)/2 ということになるわ。 nをbで割った商の整数部分をqとすると n = qb + (n%b) だから 2n+1 = 2(qb+(n%b))+1 = 2(qb+(b-1)/2)+1 = (2q+1)b したがって a/b = (2q+1)a/(2q+1)b = (2q+1)a/(2n+1) となるわ。 (⇐) a/b = i/(2n+1) だからbは奇数2n+1を割り切るから、bは奇数ね。 そして(2n+1)/bも奇数になるから、ある整数qがあって 2n+1 = (2q+1)b となるわね。すると n/b = q + 1/2 - 1/(2b) となって、0 ≤ 1/2 - 1/(2b) < 1/2 だから、これがn/bの小数部分だから a/b ∉ F(n) よ。そして (n+1)/b = q + 1/2 + 1/(2b) となって、b ≥ 2 だから 1/2 ≤ 1/2 + 1/(2b) < 1 なので a/b ∈ F(n+1) となるわ。 したがって a/b ∈ F(n+1)∖F(n) よ。 (iii) (⇒) (i)から (n%b) < b/2 ≤ (n%b)+1 だけどbが偶数だから b/2 = (n%b)+1 ということになるわ。 nをbで割った商の整数部分をqとすると 2n+2 = 2(qb+(n%b))+2 = 2(qb+(b/2)-1)+2 = (2q+1)b したがって a/b = (2q+1)a/(2q+1)b = (2q+1)a/(2n+2) となるわ。 aとbは互いに素でbが偶数だから、aは奇数よ。したがって分子の (2q+1)a は奇数になるわ。 (⇐) a/b = j/(2n+2) だから b = (2n+2)a/j でjが奇数だから、bは偶数ね。 そしてj = a × (2n+2)/b が奇数だから (2n+2)/b も奇数ね。 だからある整数qがあって 2n+2 = (2q+1)b となるわね。すると n/b = q + 1/2 - 1/b となって、b ≥ 2 だから 0 ≤ 1/2 - 1/b < 1/2 なので a/b ∉ F(n) ね。そして (n+1)/b = q + 1/2 だから a/b ∈ F(n+1) ね。したがって a/b ∈ F(n+1)∖F(n) よ。QED これで最後よ! 命題 |F(n)| = n^2 証明 nについて帰納法よ。|F(1)| = |{1/2}| = 1 = 1^2 ね。 この命題がnの時に成り立つとすると |F(n+1)| = |F(n)| + |F(n+1)∖F(n)| - |F(n)∖F(n+1)| = n^2 + (3n+1) - n (帰納法の仮定と補題1〜2から) = n^2 + 2n +1 = (n+1)^2. QED >>うさぎ いあ、すごいわ。完璧。 一つだけ突っ込ませてもらえば、 >F(n) = { a/b | aとbは互いに素、0 < a < b、n/bの小数部分が1/2以上 } = { a/b | aとbは互いに素、0 < a < b、(n%b)/b ≥ 1/2 } とおくわ。|F(n)|を知りたいの。 注意なんだけど、F(n)の要素として既約分数とそうでないものの区別はないわ。 たとえば 1/2 ∈ F(1) だから 3/6 ∈ F(1) でもあるの。 のところなんだけど、注意なんだけど、の部分によれば互いに素でなくても 約分したものと同一視するから、F(n)の条件にaとbは互いに素っていらなくない? そもそも条件に互いに素があるならば、3/6 ∈ F(1) ではないわ。 というか、互いに素を無視して約分したものと同一視する考え方こそが、 あたしの発想にない、オイラー関数を使わない証明を可能にする あなたならではの証明の肝だったんじゃないかしら。 あとコメントさせてもらえば、 >X∖Yで {x ∈ X | x ∉ Y} を表すわ。そしてbがnを割り切ることを b|n で表すわね。 これは大学以上の数学では一般的な記法だから説明はいらないんじゃない? とも思ったけど、ここは大学より前の数学を前提としている場所だから必要ね。 あと補題2って(i)だけ一方向の命題になってるけど、逆命題も自明よね。 だけど(ii)(iii)の証明にも必要ないし省略したのよね。 それにしても、これだけのことを一人で考えて完成させたのは凄いわ。 必要最低限のことしか書いていなくてこれだけの量になる証明を 5ちゃんで見るとは思わなかったわ。 数学的センスっていうのかしら?あたしあなたに到底かなわないわ。 あたし一応数学科出てるから、知識だけはあなたよりあるかもだけど、 あなたが独学でもなんでも勉強して知識つければ、 あたしなんてすぐにでも追いつけなくなるわね。 >>759 >のところなんだけど、注意なんだけど、の部分によれば互いに素でなくても >約分したものと同一視するから、F(n)の条件にaとbは互いに素っていらなくない? >そもそも条件に互いに素があるならば、3/6 ∈ F(1) ではないわ。 ここの書き方はちょっとわかりにくかったわね。 互いに素という条件は必要なの。例えば (6%4)/4 = 2/4 ≥ 1/2 だから この条件がなければ、1/4, 2/4, 3/4 ∈ F(6) となってしまうわよね。 でも (6%2)/2 = 0/4 ≱ 1/2 だから、実際は 2/4 = 1/2 ∉ F(6) なのよ。 分数を文字列としてではなく数としてとらえる以上 1/2 = 3/6 は事実だから 特に断らなくても 1/2 ∈ F(1) と 3/6 ∈ F(1) は同値なのよ。 F(n) = { x ∈ ℚ | 0 < x < 1 かつ 自然数a, bを用いてx = a/bと既約分数で表すとn/bの小数部分が1/2以上 } と書いたら分かりやすかったかしら。 既約分数としての表し方はひとつしかないから、>>756 の定義の仕方でも問題が起きないの。 >あと補題2って(i)だけ一方向の命題になってるけど、逆命題も自明よね。 >だけど(ii)(iii)の証明にも必要ないし省略したのよね。 (ii)と(iii)で同じことを繰り返すのが嫌だったからそこだけ取り出して(i)にしたの。 逆方向のことは全然考えていなかったけど、確かにそれも成り立つわね。 n%b < b/2 ≤ (n%b)+1 が成り立つとして、もし (n+1)%b = 0 なら n%b = b-1 だから b-1 < b/2 となって b ≥ 2 に矛盾するから、(n+1)%b ≠ 0 が言えて したがって b/2 ≤ (n%b)+1 = (n+1)%b だから、a/b ∈ F(n+1) がわかるわね。 お褒めいただけて嬉しいわ。 でもこれ、アタシめっちゃ時間かけただけだから。たしか解くのに一週間以上かかったわよ。 (証明を推敲するのにはそれとはまた別に時間がかかったわ) 答えがn^2ってことは、|F(n+1)| - |F(n)| = 2n+1 を証明すればいいわねって思って じゃあ、F(n+1)に入っててF(n)に入ってない子は誰かしら? F(n)に入っててF(n+1)に入ってない子は誰かしら? って>>744 みたいに書き出したのを観察してできたのがこれよ。 (そういう意味で744はヒントだったの) 一応解けたけど、やはり問題と答えの意味がよく分からないの。 >>720 で引用したとき省略したけど、元の書き込みの最後は nで表せ(理由も書くこと) だったのw 偉そうだけどw アタシの理由は長すぎてこれ以上簡単にできそうもないから もしこれが想定解答だったら問題としておかしいわよね?w >>760 >F(n) = { x ∈ ℚ | 0 < x < 1 かつ 自然数a, bを用いてx = a/bと既約分数で表すとn/bの小数部分が1/2以上 } この書き方がいいわ。 時間はたくさんかけていいのよ。入試じゃないんだから。 どんなに時間かけようと解けない人には解けないんだから。 解けることが重要なのよ。 どんな風に考えたかも書いてくれてありがとう。 とても納得のいく考え方ね。 想定解答は出題者さんが登場しない限りわからないと思うわ。 でもこの問題がオイラー関数と無関係に解けたことに驚きだわ。 この結果から逆にたどっていくと、 オイラー関数の未知の性質が導かれたりするのかしら? それもそれで興味深いような気もするけれど、 あたしにはそこまでのバイタリティも時間もないわ。 ところでこの問題やっている間、 あたしら二人だけになってたみたいだから、 大学受験問題に戻すわね。 誰か他の人も参入してくれないかしら? 問題 nを1以上の整数とする。 (n^2+1)(5n^2+9) は整数の二乗にならないことを示せ。 (2019東大) 簡単なら簡潔に答えを書きなさいな。 書かなければわからないのに適当にほざいてると見なされるわよ。 >>720 の既約分数の問題の出題者が>>545 と同一人物だと知ったら またあなたたちギャーギャー文句言い出すかしら? >>765 え? あなたがそうなの? 既約分数の問題の出典と想定解答教えて! アタシは他人に対する配慮に欠ける書き込みがイヤなだけだから、それがなければ別に文句はないわよ >>762 (5n²+9)/(n²+1)=5+4/(n²+1)∈(4,9) が有理数の平方だから、互いに素な正の整数p,q(p<q)が存在して 5+4/(n²+1)=(2+p/q)² ⇔4/(n²+1)=(p²+4pq-q²)/q² となるが、右辺は既約分数であり、正の平方数が連続することはないからn²+1≠q²,4q²なので 2=p²+4pq-q² となるしかないが、p²-q²=(p-q)(p+q)は偶数ならば4の倍数なのでこれも有り得ない >>767 あなた>>763 かしら?さすがだわね。 想定していた解法よりも簡潔な解答になっているわ。 でも、あなたやっぱり数学専門の方ではないかしら? それというのも発想が普通の大学受験レベルでは あまりそういう発想はする人がいないだろうというのもあるし、 5+4/(n²+1)∈(4,9)という書き方に驚いたの。 これって開区間(4,9)の元、って意味よね。 でも普通大学受験レベルではこういう書き方はしないわ。 4<5+4/(n²+1)<9とかのように大小関係、不等式的な表現をするものよ。 だからたぶんあなたは専門の方ではないかと思うの。 違ったかしら? >>768 ちなみに想定していた解法はどんなだったのかしら? ところでいつも整数問題だけど、整数好きなの? >>769 想定していた解法は、まず最初にn^2+1と5n^2+9の最大公約数が、 nが偶数の時は1で、nが奇数の時は2であることを求めるの。 もし与式が整数の二乗になるとすると、 nが偶数の時は互いに素なんだから、n^2+1も5n^2+9も どちらも整数の二乗にならなければいけないけど、 n^2+1は整数の二乗にならないので不可。 nが奇数の時は(n^2+1)/2と(5n^2+9)/2が互いに素な整数なので、 どちらも整数の二乗にならなければいけないけど、 nが奇数なのでn=2m+1とでもして分母を払うと (5n^2+9)/2=10n^2+10n+7になって、 これはmod5で見ただけで整数の二乗にならないのがわかり不可。 以上よ。 純粋に整数問題的な解法を想定していたわ。 >>767 さんは商の形にして範囲を絞る発想が見事だったわね。 ちなみに整数問題好きよ。 >>770 解説ありがとう。 >nが奇数の時は(n^2+1)/2と(5n^2+9)/2が互いに素な整数なので、 >どちらも整数の二乗にならなければいけないけど、 アタシもここまでは考えたんだけど、そこでつまっちゃってたわ。 なるほど、mod 5で考えるのね。こういうのって言われればすぐ理解できるけど 自分で見つけるのって難しいわよね。コツとかあるのかしら? アタシは n = 2m+1 として (n^2+1)/2 = 2m^2 + 2m + 1 = m^2 + (m+1)^2 の方を考えて、これってピタゴラス数で小さい方の2つの差が1の場合の話かしら?とか考えてたわ。 こういう組み合わせって、もしかして 5^2 = 3^2 + 4^2 だけかしら? もしそうなら n = 7 に決まるから、(5n^2+9)/2 = 127 は平方数じゃないってわかるけど。 >>772 とりあえず、小さい方の2つの差が1のピタゴラス数は(3,4,5)だけではないようよ。 ざっと見ただけでもその他に (20,21,29),(119,120,169),(696,697,985)なんてものがあったわ。 これが有限個なのか無限個なのかは今のところわからないけれども。 ところでかなり脱線するけど、ピタゴラス数で最大の数が同じ異なるピタゴラス数ってけっこうあるのね。 驚いたわ。 小さい所だと(33,56,65)と(16,63,65)とか、二つのはかなり頻繁にあるみたいで、 三つあるのだと(744,817,1105)と(576,943,1105)と(264,1073,1105)とか 四つあるのだと(1003,1596,1885)と(924,1643,1885)と516,1813,1885)と(427,1836,1885)とか。 ピタゴラス数リストでググってカンニングしたわ。 >>773 ∀n∈ℕについて 最大の数が同じであるようなn組以上の異なるピタゴラス数が存在する のでしょうか? >>773 ひゃだ、調べてくれてありがとう! アタシてっきり(3,4,5)以外にはないのかなって思ったから、かなり驚きだわ。 それに最大の数が同じピタゴラス数があるなんて、想像もしなかったわ。 ほんと、見るば見るほど謎めいた関係がいっぱいあるのね。 ところで東大の問題だけど、大学側はおそらくmod 5というより mod 10で考えることを想定したんじゃないかなって気付いたわ。 平方数の一の位が7になることはないって気付けばいいわけだものね。 >>774 「互いに素な」という条件を外せばいくらでもできるわよね。 そもそもピタゴラス数は「互いに素な」という条件を付けても無限に存在するので、 そのうちn組(以上)のピタゴラス数持ってきて、 それらの最大数たちの公倍数を最大数とするように 元のピタゴラス数をそれぞれナントカ倍すればいいのだから。 「互いに素な」という条件を付けて考えると、難しいわね。 あたしにはわからないわ。 ただ、 「互いに素なピタゴラス数は、 互いに素で一方が偶数の二つの自然数m>nに対して (m^2-n^2, 2mn, m^2+n^2) と表される」 という性質があるので、この問題は 「奇数で、互いに素な二つの自然数の平方の和で表す方法が n通り(以上)あるものは存在するのか?」 という問いと同値であることだけはわかるわ。 >>775 ピタゴラス数については、結構知っていたつもりでも、 ちょっと考えると次から次へと新しい疑問が出てくるわね。 >>774 もその一つよね。その他にも 最大の数が同じ異なる互いに素な二つのピタゴラス数って結構あるけど、 結構あるがゆえに、その出現頻度についてなにか法則性があるのかしら? とか思っちゃったり。 最大の数が同じ異なる互いに素なn組のピタゴラス数の出現頻度は nが大きくなるにつれて下がってくるんだろうなと予想されるけど、 その下がり方が、例えば素数定理みたいに表せるのだろうか、とか。 他にも始めからn組目までピタゴラス数の最小の数字の平均と、 間の数字の平均と、最大の数字の平均をとった比を考えた時、 n→∞の時にどんな比に近づくんだろうな、とか。 東大の問題については、なるほどmod10で考えるとわかりやすいわね。 でも大学側としてはmod5でもmod10でもできるし、 特にどっちでやる、ってのを想定してはいないんじゃないかしら。 nの二次の項と一次の項が消えてほしいわけだから10の約数、 それでいて7が平方数にならない数ならいいわけだしね。 でも使い慣れた10進法の10を使うっていうのは ある種のいいセンスを持っているな、とは感じるわよね。 相異なる4で割ると1余る素数k個の積は 互いに素な二つの自然数の平方の和で表す方法が 2^(k-1)通り存在する 5×13=65 1²+8² 4²+7² 5×13×17=1105 4²+33² 9²+32² 12²+31² 23²+24² 5×13×17×29=32045 2²+179² 19²+178² 46²+173² 67²+166² 74²+163² 86²+157² 109²+142² 122²+131² でも何だか、mod4で1の素数がガウス整数だとさらに分解できる話の拡張版のようにも見える話ね。 とても面白そうだわ。 >>773 に出てくる1885=5×13×29も4で割って1余る素数の積 あら、アタシも気になったから、ちょっと調べてて、ちょうど書き込もうとしたところなの。 例を見た方がはやいわ。 65 = 5⋅13 = (2+i)(2-i)(3+2i)(3-2i) だから 65^2 = {(2+i)(3+2i)}^2 {(2-i)(3-2i)}^2 = (4+7i)^2 (4-7i)^2 = (-33+56i)(-33+56i) = 33^2 + 56^2 65 = {(2+i)(3-2i)}^2 {(2-i)(3+2i)}^2 = (8-i)^2 (8+i)^2 = (63-16i)(63+16i) = 63^2 + 16^2 1105 = 5⋅13⋅17 = (2+i)(2-i)(3+2i)(3-2i)(4+i)(4-i) だから 1105^2 = {(2+i)(3+2i)(4+i)}^2 {(2-i)(3-2i)(4-i)}^2 = (9+32i)^2 (9-32i)^2 = (-943+576i)^2 (-943-576i)^2 = 943^2 + 576^2 1105^2 = {(2+i)(3+2i)(4-i)}^2 {(2-i)(3-2i)(4+i)}^2 = (23+24i)^2 (23-24i)^2 = (-47+1104i)^2 (-47+1104i)^2 = 47^2 + 1104^2 1105^2 = {(2+i)(3-2i)(4+i)}^2 {(2-i)(3+2i)(4-i)}^2 = (33+4i)^2 (33-4i)^2 = (1073+264i)^2 (1073-264i)^2 = 1073^2 + 264^2 1105^2 = {(2+i)(3-2i)(4-i)}^2 {(2-i)(3+2i)(4+i)}^2 = (31-12i)^2 (31+12i)^2 = (817-744i)^2 (817+744i)^2 = 817^2 + 744^2 てことなのよ。>>773 では (47, 1104, 1105)が抜けていたわね。 一般的に述べるわ。4で割って1余るk個の素数p_1, …, p_kを用意してその積をCとするわ。 以前説明していただいたことから、それぞれのp_jは(a+bi)(a-bi)と共役複素数の積に分解できるわ。 それぞれの共役複素数のペアから一個ずつ選んで積を作って、残ったものでも積を作ると このふたつの積は、共役複素数同士の積だから共役複素数になるわね。(最初の例の4+7iと4-7i) だからその2乗も共役複素数になるわ。(最初の例の-33+56iと-33+56i) この共役複素数の実部をAと虚部をBとすると、C^2 = A^2 + B^2となるわ。 そして、それぞれのp_jの2つの因数がAとBに一個ずつ振り分けられているから p_jがAやBを割り切ることはないから、A, B, Cは互いに素になるわね。 さて、積を作る時の組み合わせ方は 2^{k-1} 通りあるから C^2が2^{k-1} 通りに正の平方数の和で表せることが期待できるの。 そのためには、次の2つのことを示せばいいんじゃないかしら。 (1) 異なる組み合わせから同じ共役複素数のペアが生じないこと (2) 作った積が実数や純虚数にならないこと (1)についてはわかったかもしれないから、書いてみるわ。 まず、4で割って1余る有理素数pが (a+bi)(a-bi) と表せるとすると a+biとa-biはガウス素数になって、しかも同伴でないってことでいいかしら? もしa+biがガウス素数でないなら、あるc+diで割れて、1 < |c+di| < |a+bi| になるわよね。 そしたらa-biもc-diで割れるはずから、結局pが (c+di)(c-di) = c^2 + d^2 で割れることになるけど 1 < c^2 + d^2 < a^2 + b^2 = p だから、これはpが有理素数であることに矛盾するわ。 そして共役複素数で同伴になるのは1+iと1-iか-1+iと-1-iだけなのよね? もしa+biがこのどれかなら p = (a+bi)(a-bi) = 2 となって、4で割って1余ることに矛盾するわ。 それで、(1)の証明だけど、p_j の因数のガウス素数の片方を q_j、その共役のガウス素数をq_j* と書くことにするわ。 もし異なる組み合わせから同じ共役複素数のペアが生じたとすると、ある J ⊆ {1, …, k} があって ∏_{j ∈ J} q_j = ∏_{j ∈ J} q_j* が成り立つってことよね。けれど、q_jとq_j*たちはお互いに同伴でないガウス素数だから 素因数分解の一意性を仮定すると、これはあり得ないってことでいいのかしら? (2)はちょっとすぐにはわからないかったから、ステキな姐さんたちに任せるわね。 ひゃだ、書き間違ったわ。正しい式はこうよ。(余計な^2があったわ) 1105^2 = {(2+i)(3+2i)(4+i)}^2 {(2-i)(3-2i)(4-i)}^2 = (9+32i)^2 (9-32i)^2 = (-943+576i)(-943-576i) = 943^2 + 576^2 1105^2 = {(2+i)(3+2i)(4-i)}^2 {(2-i)(3-2i)(4+i)}^2 = (23+24i)^2 (23-24i)^2 = (-47+1104i)(-47+1104i) = 47^2 + 1104^2 1105^2 = {(2+i)(3-2i)(4+i)}^2 {(2-i)(3+2i)(4-i)}^2 = (33+4i)^2 (33-4i)^2 = (1073+264i)(1073-264i) = 1073^2 + 264^2 1105^2 = {(2+i)(3-2i)(4-i)}^2 {(2-i)(3+2i)(4+i)}^2 = (31-12i)^2 (31+12i)^2 = (817-744i)(817+744i) = 817^2 + 744^2 >>778 さんとうさぎさんは、ちょっと異なることをかいているわね。 778さんはmod4で1の素数の積を二つの平方数の和に表すことをやっているのに対して、 うさぎさんはmod4で1の素数の積が最大数になるようなピタゴラス数を求めているのよね。 まあ勿論互いに素なピタゴラス数は互いに素な一方が偶数のm>nに対して (m^2−n^2, 2mn, m^2+n^2) と表せるから、二つの平方数の和に表せることと、その数が最大数になるようなピタゴラスが存在することは同値だから、 結局同じことといえなくもないけど。 778さんは>>776 で言い換えた問いに対して答えたのに対して うさぎさんは>>774 の問いに直接答えた感じかしら。 うさぎさんのやり方で、二乗せずにやれば778さんの結果が出てくるし、 うさぎさんのやり方だと、当該ピタゴラス数の最小の数も間の数も直接求められるのはいいわね。 でもうさぎさん、あたしが780で何となく感じてたことを この短時間でズバリ解明してくれて凄いわ。 しかもうさぎさんこの間初めて知ったはずの性質を既に使いこなしているし。 778さんの謎かけみたいな、いきなり結果だけの書き込みの謎も すっかり解明してくれたわね。 本当にうさぎさん凄いわ。 778さんは恐らく元々こういうの詳しい方なんだろうと思うけど、 わからないと言っていた問いの一つを解明するような投稿ありがとうだわ。 >>784 あ、778見た後に短時間に自力で解明したんじゃなくて 気になったからネットで調べてて書き込みを作文中だったけど いざ書き込もうとしたらレスが増えてて、あらかぶったわ!ってなっただけよ ていうか(1)はこうすべきだったわね。 (1) 異なる組み合わせから同伴の違いを除いて同じ共役複素数のペアが生じないこと だから上に書いたものの他に ∏_{j ∈ J} q_j = - ∏_{j ∈ J} q_j* ∏_{j ∈ J} q_j = i ∏_{j ∈ J} q_j* ∏_{j ∈ J} q_j = -i ∏_{j ∈ J} q_j* の可能性も考えなきゃいけないけど、結論は同じよね。 それから「ある空でない J ⊆ {1, …, k} があって」って書くべきだったわ。 とはいえ、ガウスの整数環での素因数分解の一意性がなぜ成り立つのかを アタシ知らないから、アタシの中では大事なとこが抜け落ちてるのよね これってふつうの素数の場合みたいに簡単には示せない類の話なの? (別にここに証明書いてって言ってるわけじゃないから長い話なら無理しないで) あ、ていうか考えてみたら、ふつうの素数の場合も素因数分解の一意性がなぜ成り立つのか アタシ分かってなかったわw なんでかしらw いやだわ >>うさぎ > (47, 1104, 1105)が抜けていた 確かにその通りだったわ。 (1)については、 >まず、4で割って1余る有理素数pが (a+bi)(a-bi) と表せるとすると a+biとa-biはガウス素数になって、しかも同伴でないってこと と素因数分解の一意性で十分だと思うわ。 (2)については、実数にならないことについては、 実数になるためにはある因数(複数のガウス素数の積でも可)と その残りの積が共役複素数またはともに実数である必要があるけれど、 異なる有理素数からくるガウス素数の積同士なんだから、 共役になるはずはないし、実数になるはずがないのは帰納的に明らかでしょ。 純虚数については実数の整数と同伴だから 実数があり得なければ純虚数もあり得ないことになるわ。 素因数分解の一意性については、 普通の有理素数については、 まず素因数分解が可能なことを帰納法で示して、 次に複数通りの素因数分解があったとしたら、 その一つの素因数についてもう一方の素因数分解の素因数にもなることを示し、 これも帰納法で一意性が示せるわ。 ガウス整数の素因数分解の一意性については、ガチ環論の話になるから、 環論でユークリッド整域とか単項イデアル整域とか一意分解整域(素元分解整域) とかをやれば、その時点で理解できるようになるわ。 頑張ってね。 ってか、うさぎって、 普通の人だったら頑張ってねって言ってもどうせやらないだろうことを、 やってしまいそうなポテンシャルを感じるのよね。 どこまでやれるか楽しみでもあり怖くもあるわ。 ところで出現頻度についての疑問は、 mod4で1の素数の組み合わせの話に帰結されるのね。 なんかここ、こんなに疑問が解明されるなんて、 同サロとは思えないほどすごいわ。 >>787 (1)についてはおっしゃる通りね。同伴って言葉が便利なのね。 (2)については、ちょっとすぐには完全に理解できなかったから考えてみたの。 >実数になるためにはある因数(複数のガウス素数の積でも可)と >その残りの積が共役複素数またはともに実数である必要があるけれど、 まず、ともに実数の場合は、k(最初に用意していた4で割って1余る素数の個数)が より小さい場合の話に還元するから考えなくていいわよね? で最初の場合だけど、ふたつの積が共役複素数そのものとは限らなくて 共役複素数のそれぞれ整数倍になっている場合を考えるべきなんじゃないかしら。 つまり、{1, …, k}の空でない真部分集合Jと整数a, b, m, n(b, m, n ≠ 0)があって ∏_{j ∈ J} q_j = m(a+bi) ∏_{h ∈ K∖J} q_h = n(a-bi) て形になっている場合を考えなきゃいけないんじゃないかしら。 だけど、もし m ≠ ±1 で ∏_{j ∈ J} q_j = m(a+bi) が成り立つとすると mがq_jのどれかで割れなきゃいけなくて、するとmは p_j = q_j q_j* で割れなきゃいけないことになって q_j* は {q_j | j ∈ J} の中にないから矛盾するのね? だからmもnも 1 か -1 になるしかなくて、したがって ∏_{j ∈ J} q_j = ±(∏_{h ∈ K∖J} q_h)* = ±∏_{h ∈ K∖J} q_h* となるけど、左辺の素因数と右辺の素因数のどれをとっても同伴にならないから、素因数分解の一意性に矛盾。 これでいいかしら? 純虚数のケースだけど、∏_{j ∈ K} q_j = Ai の形(A ∈ ℝ)になったとするわ。 h ∈ K をひとつとって q_h = a+bi だとするわ。 p_h = q_h q_h* = (a+bi)(a-bi) = (b+ai)(b-ai) だから p_hを最初に(b+ai)(b-ai)と分解しておいた場合を想定して ∏_{j ∈ K} q_j の中の q_h を b-ai に取り替えたものを考えると、b-ai = (a+bi)×i だから この積は Ai×i = -A ∈ ℝ になって、積が実数になるケースに還元できるのね? ここでちょっと>>578 や>>582 の話に戻りたいんだけど 4+5iのべきが実数になることがないってのは、上の考え方をすれば自明だったの? もし4+5iのべきが実数になるとしたら、ある k ≥ 1 と整数mがあって (4+5i)^k = m(4+5i)* = m(4-5i) となるけど、4+5iと4-5iは同伴でないガウス素数だから素因数分解の一意性に矛盾。 これで正しいかしら? 4+5iのべきが純虚数にもならないっていうのは、もし(4+5i)^nが純虚数なら (4+5i)^{2n}が実数になるから、実数のケースに還元されるわよね。 実数や純虚数でないガウス素数で、共役複素数が同伴なのって 1+i, 1-i, -1+i, -1-i だけなのよね。 てことはもしかして、べきが実数や純虚数になることができる、実数や純虚数でないガウス整数って 1+i, 1-i, -1+i, -1-i の整数倍だけってことになるかしら? 582では偏角がπの有理数倍でないことを示すとか、難しそうな話をされてたけど。 そして素因数分解の解説ありがとう。 ふつうの素因数分解の一意性ってたぶん小学校で習うことよね? その頃って証明なしで物事を習うけど、それ以来自分の中で当たり前になってて、ちゃんと考えてこなかったのね。 環論も、いつになるかわからないけどそのうち勉強するしかないものリストに入ったわw >>うさぎ 緻密な議論をありがとう。 あたしはどうも緻密な議論が面倒で、 直感で「これ使えば言えるでしょ」と思うと それで満足してしまって、細かく考えない癖があるようだわ。 そういえば以前の、偏角がπの有理数倍なんちゃらのときも、 ガウスの整数のベキが実数になるのって、偏角がπ/2の倍数以外のときは、 偏角のtanが±1のときだけになるって結果になった記憶があるんだけど、 それって今回の議論で出てきた共役複素数が同伴な実数や純虚数以外の複素数が ±1±iの整数倍に限るってが結果と合致するわね。 なんだか別々の考え方でやった結果が一致して面白く思ったと同時に、 あの時の議論は今回の考え方で出来るならあんなに難しく考えなくてもよかったのね、 とも思ったわ。 これも数学の醍醐味の一つよね。 素因数分解の一意性については、 小学校では多分そんなにきっちりやっていないと思うわ。 というか、そんなこときっちりできる小学校の教諭が果たしてどれだけいるかしら。 小学校の教諭って文系人間が多いでしょ。 だから素因数分解の一意性は小学校では結果だけ押し付けて終わり だったんではないかしら。 だからちゃんとした証明は記憶にないんだと思うわ。 そもそもちゃんとした証明やると帰納法が必要だしね。 大抵の人は証明なんてしたこともないけど素因数分解の一意性は当たり前でしょ?みたいな感じだと思うわ。 数学好き人間以外はキッチリした証明に興味ない人がほとんどでしょ。 だから数学好きしか読まないだろう整数論の入門書では、 そこら辺のキッチリした証明から丁寧に書いてあることが多いわよね。 証明知りたい人はそれ見て初めて知るパターンが多いのではないかしら? 素因数分解の一意性の証明について、 「素因数分解の一意性 証明」でググったらすぐ出てきたわ。 高校数学の美しい物語とかいうサイト見てみたけど、 ちゃんと証明してくれているわ。 そこでユークリッドの補題とか出てきたけど、 これって多分ガウス整数の素因数分解の一意性証明するときに使う ユークリッド整域にメチャメチャ関係しそうだわ。 普通の有理整数もガウス整数も、素因数分解の一意性の証明の基本的原理は同じなのね。 ただ扱う枠組みとして環論が必要になるだけで。 そういえばそうだったような遠い記憶。 ユークリッドの補題も、「ユークリッドの補題 証明」でググったら出てきたわ。 やっぱり結構手間かかるのね。 >(4+5i)^k = m(4+5i)* = m(4-5i) これ、なに? >>793 4+5iの偏角をθとして、(4+5i)^{k+1}が実数、つまり偏角が0かπになったとするわ。 複素数を掛けると偏角が足されるから、(4+5i)^{k+1} = (4+5i)^k (4+5i) の偏角が0かπということは (4+5i)^kの偏角が2π-θであるか、またはこれにπを足すか引いたものってことになるわ。 つまり(4+5i)^kは、4+5iの共役複素数である4-5iの実数倍になるってことなの。 なので、0でない m ∈ ℝ(ℝは実数の集合)を用いて (4+5i)^k = m(4-5i) と書けるわ。 もし m ∉ ℤ(ℤは整数の集合)なら右辺はガウス整数でなくなって、左辺がガウス整数であることと矛盾するから、m ∈ ℤ なの。 共役複素数を*をつけることで表したから、(4+5i)^k = m(4+5i)* = m(4-5i)って書いたの。 一般的な場合も少し詳しく書いてみるわ。 a+biが、実数や純虚数でなく、±1±i の整数倍でもないガウス整数とするわ。 これをガウス整数環で素因数分解した時、実数や純虚数でもなく ±1±i でもないガウス素数qで q^h q*^j(h > j ≥ 0)を含むものを見つけられるわ。 なぜなら、もし h = j なら q^h q*^j は実数になるから、(±1±i を除いて)そういう素因数しかないなら a+biは実数か純虚数か ±1±i の整数倍になってしまい仮定に反するから。 a+bi = q^h q*^j r と書くと、rはqやq*を素因数に持たないわね。 (a+bi)^k = (qq*)^{jk} q^{(h-j)k} r となるけど、(qq*)^{jk} ∈ ℝ だから、もし (a+bi)^k ∈ ℝ なら q^{(h-j)k} r ∈ ℝ となって 上と同様の議論からある m ∈ ℤ があって q^{(h-j)k-1} r = mq* となるけど 左辺はq*と同伴な素因数を含まないから、素因数分解の一意性に矛盾するの。 今回分かったことって 「べきが実数になることができるガウス整数は、自身の共役複素数が自身と同伴になるものに限る」 て言い表せるわね。 同伴な点って、複素数平面の原点を中心に、4つの点が90度ずつ回転した位置にあるわけよね。 一方、共役な点は実軸を中心に線対称な位置にあるわよね。 だからそれが一致するのは、ちょうど偏角がnπ/4の時になるのね。 !? 複素数zが実数となるための必要十分条件はz=z* ということは、4+5iのべきが実数になるとしたら (4+5i)^k=(4+5i)^k*=(4-5i)^k だが、これは素因数分解の一意性に反する という素朴な感じではダメなのかしら >>795 あら、そうね! アタシは話の流れで思いついたことつらつら書いてただけよ。 姐さんのやり方が一番エレガントだわ! そうすると、一般のa+biの場合は、素因数分解をすると q^h q*^j(h > j ≥ 0)を含むから (a+bi)^k は q^{hk} q*^{jk} を含むけど、この共役をとると q^{jk} q*^{hk} を含むことになるから 素因数分解の一意性に矛盾、って証明できるわね。 そして>>782 の(2)は、もし積が実数になるなら ∏_{j ∈ K} q_j = (∏_{j ∈ K} q_j)* = ∏_{j ∈ K} q_j* となって素因数分解の一意性に矛盾、で終わりね? 素晴らしいわ! こういうの見るといつも思うんだけど(またうさぎに怒られるだろうけど) 考えるのの上手下手、スジの良し悪しってどういう条件で決まってくるのかしらね 何歳くらいまでにどういう体験をしている必要があるとか気になるわ >>797 そんなことで怒ったりしないわよ。 ところで>>772 の最後に書いた疑問だけど、調べたら解明できたわ。 アタシが全部説明するのもつまらないから、問題にしてみたわ。(大学受験レベル) (1) nを平方数でない正の整数とし、正の整数 x_1, y_1 が x_1^2 − ny_1^2 = −1 を満たすとする。 正の整数kに対して整数 x_k, y_k を x_k + y_k√n = (x_1 + y_1√n)^k により定めると x_k^2 − ny_k^2 = (−1)^k となることを示せ。 (2) x_1 = 1, y_1 = 1とし、k > 1 に対して x_k, y_k を x_{k+1} = x_k + 2y_k y_{k+1} = x_k + y_k で定義すると、すべてのkについて、x_k x_{k+1} と 2y_k y_{k+1} が ピタゴラス数の小さい方の2つであって、差が1であることを示せ。 >>773 の例はこれで計算できるし、こういうピタゴラス数が無限にあることがわかるわ。 訂正。(2)の一行目は、正しくは「k ≥ 1に対して」ね。 (1)このとき x[k]-y[k]√n=(x[1]-y[1]√n)^k となるから、 x[k]^2-ny[k]^2 =(x[k]+y[k]√n)(x[k]-y[k]√n) =(x[1]+y[1]√n)^k(x[1]-y[1]√n)^k =(x[1]^2-ny[1]^2)^k =(-1)^k (2)この整数列が(1)でn=2としたものに一致することを示す x[k+1]+y[k+1]√2 =(x[k]+2y[k])+(x[k]+y[k])√2 =(1+√2)x[k]+(2+√2)y[k] =(1+√2)(x[k]+y[k]√2) x[1]+y[1]√2=1+√2なのでx[k],y[k]は x[k]+y[k]√2=(1+√2)^k で定まるものに等しい α=1+√2とおくと1-√2=(-α)^(-1) x[k]=(α^k+(-α)^(-k))/2 y[k]=(α^k-(-α)^(-k))/2√2 なので x[k]x[k+1]-2y[k]y[k+1] =(α^k+(-α)^(-k))/2 (α^(k+1)+(-α)^(-k-1))/2 -2 (α^k-(-α)^(-k))/2√2 (α^(k+1)-(-α)^(-k-1))/2√2 =(x[2k+1]+(-1)^k)/2-(x[2k+1]-(-1)^k)/2 =(-1)^k だから差は1であり (x[k]x[k+1])^2+(2y[k]y[k+1])^2 ={(x[2k+1]+(-1)^k)/2}^2+{(x[2k+1]-(-1)^k)/2}^2 =(x[2k+1]^2+1)/2 =y[2k+1]^2 だからピタゴラス数の小さい方2つである 問題出すわ 互いに素なピタゴラス数の小さい方2つの差として表せない素数は無数に存在するか? 問題追加 互いに素なピタゴラス数の小さい方2つの差として表せる合成数のうち3番目に小さいものは何か? >>800 正解よ。(1)はふつうに帰納法でもできるわ。 というか x[k]-y[k]√n=(x[1]-y[1]√n)^k を示すのにも帰納法が必要なんじゃないかしら。 (2)はテクニカルでさすがね。でもそこまでゴリゴリやらなくても、定義から x_k x_{k+1} - 2y_k y_{k+1} = x_k(x_k + 2y_k) - 2y_k(x_k + y_k) = x_k^2 - 2y_k^2 = (-1)^k ((1)より) そして x_k = y_{k+1} - y_k x_{k+1} = x_k + 2y_k = (y_{k+1} - y_k) + 2y_k = y_{k+1} + y_k だから x_k x_{k+1} = (y_{k+1} - y_k)(y_{k+1} + y_k) = y_{k+1}^2 - y_k^2 したがって m = y_{k+1}, n = y_k とおくと、x_k x_{k+1} と 2y_k y_{k+1} は ピタゴラス数 (m^2-n^2, 2mn, m^2+n^2) の小さい方の2つであることがわかるわ。 a,b,c,dを有理数とする a-b√nのことを(a+b√n)*と書くことにする *には {(a+b√n)(c+d√n)}* ={ac+bdn+(ad+bc)√n}* =ac+bdn-(ad+bc)√n =(a-b√n)(c-d√n) ={(a+b√n)*}{(c+d√n)*} という性質があるので x[k]-y[k]√n =(x[k]+y[k]√n)* ={(x[1]+y[1]√n)^k}* ={(x[1]+y[1]√n)*}^k =(x[1]-y[1]√n)^k x[k]^2 =(α^k+(-α)^(-k))^2/4 =(α^(2k)+2(-1)^k+α^(-2k))/4 =(α^k-(-α)^(-k))^2/4+(-1)^k =2y[k]^2+(-1)^k としてもよかったわね もう5日も書き込みがないわ。 放っておくと落ちそう。 >>806 まだ解かれていない問題がある(>>801 >>802 )のに、 話題の流れとも関係ないし出典もない問題を出してもダメよ。 >>802 ピタゴラス数一覧表見てリストアップしていけば出来るかな、なんて思ったけど、 ダメね、ほとんどが素数だわ。 一つ合成数みつけたのが49だわ(11,60,61)。 小さい方2つって必ず偶奇が異なるから、差は必ず奇数なのよね。 >>801 も含めて理論的に考えなきゃならないんでしょうけど、 最近考えるのが面倒くさいモードで考えられないわ。 >>807 あら、ものぐささん? なんかずっと書き込みがなかったから、もう来なくなっちゃたのかと思ったわ >>808 よくわかったわね。 あたし最近年の瀬が近づいて忙しくなってるのもあって、 あんまり数学考える気分にならないのよね。 >>801 とか>>802 とか、腰すえて考えてみたい気もするんだけど、 なんだかそこまでバイタリティーがないのよね。 年とったからかしら? >>809 よくわかったも何も、このスレでアタシが会話してる相手ってほぼあなたよねw 忙しい時は何かについてじっくり考える気にならないのは仕方ないわよ そういえば「つねに今が自分の人生で一番若い時だ」ってどこかで見て、そうねって思ったのを思い出したわ 10年後、20年後に今の自分のことを思い出してみると「アタシぴちぴちだったわね」なんて思うのよ でも人間って歳取ってもシワが増えるくらいで中身は大して変わらないような気もするのよね ところでピタゴラス数の小さい方の差が1の話だけど、これは (m^2-n^2) - 2mn = ±1 を解くことに相当するでしょ。書き直すと (m-n)^2 - 2n^2 = ±1 となるわ。x = m-n、y = nとおくと x^2 - 2y^2 = ±1 となるけど、これは y/x が√2の近似値を与えることもあって、紀元前のインドやギリシアですでに研究されてたらしいわ 798のやり方でこの方程式の解がすべて出るそうなんだけど、その理由は 1+√2が環ℤ[√2]の単元であるということと、ディリクレの単数定理からの帰結らしいけど ここらへんのことはアタシまだ勉強してないことだからよくわからないわ (もし間違って変なこと書いてたらごめんなさいね) 一般にdを平方数でない正の整数としたとき x^2 - dy^2 = 1 はペル方程式って呼ばれてて、ラグランジュがこれには無限に多くの解があることを証明したんだって。一方 x^2 - dy^2 = -1 はdによって解ける場合と解けない場合があって、必要十分条件は完全にはわかってないそうよ ちなみに798の問題で求めたyの値 1, 2, 5, 12, 29, 70, 169, … はペル数って名前がついているんだって。 801や802はペル方程式の一般化 x^2 - dy^2 = ±n の話だけど、これも解けるための必要十分条件はわかっていないそうよ ちょっと調べたんだけど、xとyが素の場合、これが解けるための必要条件は、uの合同式 u^2 ≡ d (mod n) が解けることって書いてあったんだけど、無能でスジが悪いアタシにはなんでか分からなかったわ。 そしてdとnが素で 1 < u < n なら (d/n) = 1 となる(左辺はヤコビ記号)そうで これまた知らないものが登場してアタシにはよく分からなかったわ で d = 2 の場合の (2/n) = 1 は n ≡ ±1 (mod 8) と同値らしいわ だから、8で割って3や5余る素数が無限にあるのなら(ありそうだけど、そうなのかしら?)801の答えはYESね そして、x^2 - 2y^2 = ±n が解ける200以下のnは 1, 2, 4, 7, 8, 9, 14, 16, 17, 18, 23, 25, 28, 31, 32, 34, 36, 41, 46, 47, 49, 50, 56, 62, 63, 64, 68, 71, 72, 73, 79, 81, 82, 89, 92, 94, 97, 98, 100, 103, 112, 113, 119, 121, 124, 126, 127, 128, 136, 137, 142, 144, 146, 151, 153, 158, 161, 162, 164, 167, 169, 175, 178, 184, 188, 191, 193, 194, 196, 199, 200 らしいから、この中から奇数の合成数を調べていけば802の答えもわかるかもね。 でもね、801や802どう考えても大学入試レベルの話じゃないわ これが解けないと次の話はダメとか言ったら、すでにそうなっているかもしれないけど このスレとんでもなく閉鎖的になってしまうわ このスレで難しい話がされるようになったのって、アタシにもかなり責任あるかもだけど アタシは話の流れで自然に生じた疑問について調べたり思ったことを書いたりしてるだけで 一般的な人が知らない知識を前提にした問題を出題して他人を試したりしてないわ 798だって難しいことを知らなくても解けるように書いたし それに書き込みも(もしかしてくどいと思われるくらい)丁寧に書いているの スレがこういうふうになってきているのは良くないと思うわ よかったわ! それなら>>806 解いてちょうだい 806は大学入試だから 訂正 (誤)y/x が√2の近似値を与える (正)x/y が√2の近似値を与える 実際、1/1, 3/2, 17/12, 41/29, 99/70, 239/169, 577/408, 1393/985, …てなるわ >>810 そうね、このスレのけっこうな量あたしとあなたのやり取りよね。 ヤコビ記号懐かしいわ。ルジャンドル記号の一般化よね。 (わざとキーワードだけチラ見せしてるわ。興味があれば平方剰余の相互法則とか調べてみて。) それから算術級数定理ってのがあって、 nと互いに素なφ(n)個のa(1≦a<n)に対して、p≡a(mod n)なる素数pは それぞれ1/φ(n)ずつの割合で均等に無限に存在することが証明されてるわ。 これの証明は解析的整数論使うから、数学科4年くらいのレベルになるからやめとくけど。 あなたのリスト見ると、802については奇数の合成数は小さい順に9,25,49だから三番目は49かしら。 あら、どれも奇数の平方数を順に並べたものになってるわね。 偶然かしら?なにか理由あるのかしら? あたし今考えるモードじゃないから、知ってることは披露できるけど、その他は丸投げでごめんなさいね。 もしかしてくどいと思われるくらい丁寧に書いているのは素晴らしいことだと思うわ。 こういう場所では特に。 >>813 平方剰余の相互法則とかのワードは前にもチラ見せされて興味はあるけど、そのうち勉強できればって感じね。 算術級数定理なんてあるのね! すごい面白いわね。良いこと知ったわ、ありがとう。 確かにリストには奇数の平方数 9, 25, 49, 81,121, 169 もあるけど、平方数じゃないもあるわね。 63 = 3^2∙7 119 = 7∙17 153 = 3^2∙17 161 = 7∙23 175 = 5^2∙7 あと、このリストはxとyが素の場合に限定していないのよ。例えば x^2 - 2y^2 = ±9 は解けるけど、(x, y) = (9, 6) が =+9 の方程式の最小解で (x, y) = (3, 3) が = −9 方程式の最小解で 他の解は (1+√2)^k(x+y√2) の係数から得られるから、x, yが互いに素でないから
m = x+y と n = y も互いに素でないから、802の条件には当てはまらないのよね。 あら、じゃあ>>801 算術級数定理で解けたとしていいけど、 >>802 はまだダメなのね。 リストには奇数の平方数は必ず入ってる感じかしらね。 平方数でないものは、何か規則性があるのかしらね。 802は算術級数定理や平方剰余の法則など 解くだけで整数の基本的な性質が身につく なかなか良い問題よね >>816 考えたら、奇数に限らず平方数が入るのは当たり前だわ。 798で見たように x^2 - 2y^2 = ±1 は解けるから、その解の一組を(x, y)とすれば任意の整数N>1について (Nx)^2 - 2(Ny)^2 = ±N^2 が成り立つわ。だけどこの場合、NxとNyは互いに素でないから求めているものではないのよね。 そして仕組みが少しわかったわ。782の話に似てるの。 810のリストに現れる奇素数の集合をPとおくわね。 P = {7, 17, 23, 31, 41, 47, 71, 73, 79, 89, 97, …} 815に書いた奇数の素因数分解を調べると、Pの要素以外の素数の指数はすべて偶数よね。 一般に、nがこの形に素因数分解されるなら、x^2 - 2y^2 = ±n は必ず解を持つわ。(★) 例えば、7 ∈ P だから x^2 - 2y^2 = 7 は解けて、実際 7 = 3^2 - 2∙1^2 だから 63 = 3^2∙7 = (3∙3)^2 - 2∙(3∙1)^2 = 9^2 - 2∙3^2 となるわ。 そして17 ∈ P だから x^2 - 2y^2 = 17 も解けて、実際 17 = 5^2 - 2∙2^2 だから 119 = 7∙17 = (3^2 - 2∙1^2)(5^2 - 2∙2^2) = (3+√2)(3-√2)(5+2√2)(5-2√2) となるわ。そして (3+√2)(5+2√2) = 19+11√2 だから804さんの書き込みを参照すると 119 = (19+11√2)(19-11√2) = 19^2 - 2∙11^2 とも書けるし、(3-√2)(5+2√2) = 11+√2 だから 119 = (11+√2)(11-√2) = 11^2 - 2∙1^2 とも書けることがわかるわ。 ものぐささんの見つけたピタゴラス数 (11, 60, 61) は、方程式 x^2 - 2y^2 = -49 とその解 (x, y) = (1, 5) に対応するものだけど -1=1^2 - 2∙1^2 = (1+√2)(1-√2) 49 = 7^2 = {(3+√2)(3-√2)}^2 = (3+√2)^2(3-√2)^2 = (11+6√2)(11-6√2) だから -49 = (-1)∙49 = (1+√2)(1-√2)(11+6√2)(11-6√2) = {(1+√2)(11-6√2)}{(1-√2)(11+6√2)} = (-1+5√2)(-1-5√2) = 1^2 - 2∙5^2 となって出てくるのね。 x^2 - 2y^2 = -49 にはもちろん -49 = 7^2∙(-1) = 7^2(1+√2)(1-√2) = (7+7√2)(7-7√2) = 7^2 - 2∙7^2 からわかるように (x, y) = (7, 7) という解もあるけど、これだと互いに素でなくなるわ。 アタシがまず分からないのは(★)の逆が言えるのかってことね。 あと x^2 - 2y^2 = ±9 には x^2 - 2y^2 = ±1の解に±3を掛けたものしか存在しないらしいけど、なぜなのかわからないわ。 素因数分解の一意性があるのなら話が進みそうだけど、環ℤ[√2]っておそらくそういう性質はないのよね? ガウス整数についてお話されてた「同伴」って、iを掛けていって移り合えるって意味だと思うけど ℤ[√2]の場合に対応する概念は ±1±√2 を掛けていって移り合えるってことでいいかしら? でも例えば 7 = (3+√2)(3-√2) = (5+3√2)(5-3√2) だけど 3+√2 は 5+3√2 や 5-3√2 と同伴でないわよね? だから一意分解整域っていうやつではないのよね? 分かってないことが多すぎるけど、802の答えについては、Pの要素だけの積で表されるものになりそうな予感がするわ。 もしそうならば、最初の3つは 49, 119, 161 になるわね。 >>818 ちょっとうさぎ、あなた間違ってるわよ。 あたしもくどいようだけど考えるモードじゃないから知識だけでものを言うけど、 ℤ[√2]は一意分解整域よ。 ガウスの整数環限定のつもりで書いたことを応用しようとしたのはわかるんだけど、 その応用は違うわ。 同伴の意味をきちんと定義しなかったのがいけなかったのね。 とりあえず今日はもう寝るから明日にでも時間見つけて書こうと思うけど、 もし今夜調べたりする余裕があるなら、可換環の「単元」って言葉の意味を調べてみて。 さらに余裕があれば、可換環の単元全体は乗法群をなすんだけれども、 ℤ[√2]の単元全体のなす群がどんな群なのか調べてみて。 明日早いからごめんなさいね。 おやすみなさい。 ものぐささん、返信ありがとう。 アタシの勝手な理解を書くから、時間がある時に間違いを教えていただけると嬉しいわ。 ・可換環Rの元uが単元であるとは、ある v ∈ R があって uv = 1 となること ・r ∈ R と s ∈ R が同伴であるとは、Rのある単元uがあって r = us となること ・x+y√2 ∈ ℤ[√2] が単元であるための必要十分条件はx^2 - 2y^2 = ±1で、単元の集合は { ±(1±√2)^k | k ∈ ℤ } >>うさぎ >>820 に書いてあることはすべて正しいわ。 これらは>>819 見てから調べたのかしら? それとも>>818 の時点でそういう理解をしていたのかしら? でも、そうだとしたら818の >>でも例えば 7 = (3+√2)(3-√2) = (5+3√2)(5-3√2) だけど 3+√2 は 5+3√2 や 5-3√2 と同伴でないわよね? こんなこと書かないわよね。 だって5-3√2= (3+√2)(3-2√2)だけど 3-2√2=(1-√2)^2だから単元だものね。 だから3+√2と5-3√2は同伴よ。 あなたが820で書いた上二つのことは、Rが何か体Kの部分環である場合、 割と容易に確認できるのよ。 一つ目の >>・可換環Rの元uが単元であるとは、ある v ∈ R があって uv = 1 となること これについてuが単元かどうか知りたければ、Kの中で1/uを計算してみて、 それがRに入ることがわかれば1/u=vであり、u,vは単元であることがわかるわ。 例えばさっきの3-2√2が単元かどうか調べたければ、1/(3-2√2)の分母を有理化すると、 (3+2√2)/(3-2√2)(3+2√2)=(3+2√2)/(9-8)=3+2√2 ∈ Rとなり 3+2√2も3-2√2も単元であることがわかるわ。 二つ目の >>・r ∈ R と s ∈ R が同伴であるとは、Rのある単元uがあって r = us となること これってKの中で書き換えればr/s=uなんだから、 これについてr ∈ R と s ∈ R が同伴であるかどうか知りたければ、 Kの中でr/sやs/rを計算してみて、それがRに入ることがわかればrとsが同伴であることがわかるわ。 何だったらr/sかs/rのどちらかだけ計算してみて、それが単元ならばrとsが同伴であることがわかるわ。 だから、>>3 +√2 は 5+3√2 や 5-3√2 と同伴でないわよね? と思ったら、割ってみればいいのよ。 (5-3√2)/(3+√2)=(5-3√2)(3-√2)/(3+√2)(3-√2)=(21-14√2)/7=3-2√2になるわ。 もちろんこれだけではℤ[√2]が一意分解整域であることは確認できていないけど、 一意分解整域かどうかの確認はちょっと難しいからやめておくわ。 環論ちゃんとやれば、ユークリッド整域だから一意分解整域だって言えるんだけど。 ちなみにユークリッド整域であることの証明はちょっとググったらすぐに出てきたわ。 https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q13176452638 >>821 丁寧な解説どうもありがとう。よく分かったわ。 818の時点では、「単元」の定義はちゃんと把握してなかったんだけど、820の下の2行の内容は認識していたの。 同伴じゃないと思ったのは確認不足だったわ。 なんか同伴じゃなさそうっていう思い込みがあって、そして昨日計算に使った裏紙を確認したら、 (5+3√2)/(3+√2)の方だけ計算してダメなのを確認したところで終わってて、(5-3√2)/(3+√2)は調べてなかったわ。 以前、ℤ[√(-5)] は一意分解整域でないってお話されてたじゃない? それで、ℤ[√?] みたいのは一意分解整域じゃないのがふつうなのかしら、とか勝手に思ってたの。 お手間をかけさせてしまってごめんなさい。 ユークリッド整域については何なのか知らないけど、これから勉強していきたいわ。 でもℤ[√2]が一意分解整域だということを認めるなら、818で書いた疑問は解けたわ。 (★)の逆を示したいけど、Pには2を含めなければいけないわね。つまり P = { p | pは有理素数で、x^2 - 2y^2 = p が整数解を持つ } = { 2, 7, 17, 23, … } とするわね。 q ∉ P を有理素数とするわ。 x^2 - 2y^2 = q は解を持たないから、qは環ℤ[√2]でも素数ね。 kを奇数として、nがq^kを因数に持つとするわ。 もし ±n = x^2 - 2y^2 = (x+y√2)(x-y√2) が成立するなら、qが環ℤ[√2]の素数だから i + j = k となるiとjがあって、x+y√2 が q^i を、x-y√2 が q^j をそれぞれ因数に持つことになるわ。 kは奇数だから i ≠ j よ。仮に i < j とすると、x-y√2がq^jで割り切れるから、xもyもq^jで割り切れるわ。 でもそうすると、x+y√2もq^jで割れることになって、nの因数はq^{2j}となって矛盾するわ。 これで証明できてるかしら? そういうわけで、q ∉ P が有理素数でk>0で ±n = x^2 - 2y^2 = (x+y√2)(x-y√2) がq^kを因数に持つなら kは偶数で x+y√2 と x-y√2 がそれぞれ q^{k/2} を因数に持つのよ。 ただこの場合、xとyはともにqで割り切れるから互いに素ではなくなって、802の条件には当てはまらないの。 だから x^2 - 2y^2 = ±n でxとyが互いに素になるとしたら、nはPの要素以外の有理素数は因数に持たないことになるわ。 >q ∉ P を有理素数とするわ。 x^2 - 2y^2 = q は解を持たないから、qは環ℤ[√2]でも素数ね。 この部分、もっと厳密に考えなきゃいけないわよね。対偶を示すわ。 qが環ℤ[√2]で素数でない、つまり a+b√2 と c+d√2 があって q = (a+b√2)(c+d√2) と表せるとするわ。q ∈ ℤ なので q = q* だから q^2 = qq* = (a+b√2)(c+d√2)(a-b√2)(c-d√2) = {(a+b√2)(a-b√2)}{(c+d√2)(c-d√2)} = (a^2 - 2b^2)(c^2 - 2d^2) a+b√2 と c+d√2 は単数でないので、a^2 - 2b^2 ≠ 1, c^2 - 2d^2 ≠ 1よ。 qは有理素数だから、これは a^2 - 2b^2 = c^2 - 2d^2 = q を意味し、q ∈ P となるわ。 4行目、正しくは↓ つまり単数でない a+b√2 と c+d√2 があって 単数って書いたのは単元のことね。 822の最後に書いたことのほぼ逆が成り立つことも示しておきたいわ。 命題 nがPの要素以外の有理素数と2を因数に持たないなら、x^2 - 2y^2 = n の解でxとyが互いに素になるものがある。 補題1 pが有理素数で p = (a+b√2)(a-b√2) なら、a+b√2 と a-b√2 は環ℤ[√2]の素数である。 証明 もし a+b√2 が環ℤ[√2]の素数でないなら、単元でないc+d√2とe+f√2があって a+b√2 = (c+d√2)(e+f√2) となるけど、a-b√2 = (a+b√2)* = {(c+d√2)(e+f√2)}* = (c-d√2)(e-f√2) だから p = (a+b√2)(a-b√2) = (c+d√2)(e+f√2)(c-d√2)(e-f√2) = {(c+d√2)(c-d√2)}{(e+f√2)(e-f√2)} = (c^2 - 2d^2)(e^2 - 2f^2) となるけど、c+d√2とe+f√2は単元でないから、c^2 - 2d^2 ≠ ±1, e^2 - 2f^2 ≠ ±1 だから、これはpが有理素数であることに反するわ。 a-b√2についても同様。QED 補題2 a+b√2 と c+d√2 が同伴なら a^2 - 2b^2 = ±(c^2 - 2d^2) 証明 a+b√2 と c+d√2 が同伴ならある単元 e+f√2 があって a+b√2 = (e+f√2)(c+d√2) となるわ。すると a^2 - 2b^2 = (a+b√2)(a-b√2) = (e+f√2)(c+d√2)(e-f√2)(c-d√2) = {(e+f√2)(e-f√2)}{(c+d√2)(c-d√2)} = (e^2 - 2f^2)(c^2 - 2d^2) ね。e+f√2 は単元なので e^2 - 2f^2 = ±1 なので a^2 - 2b^2 = ±(c^2 - 2d^2) になるわ。QED 補題3 p ≠ 2 が有理素数で p = (a+b√2)(a-b√2) なら、a+b√2 と a-b√2 は同伴でない。 証明 もし a+b√2 と a-b√2 が同伴になるなら (a+b√2)/(a-b√2) = (a + b√2)^2/(a^2 - 2b^2) = (a^2+2b^2 + 2ab√2)/p = (a^2+2b^2)/p + (2ab/p)√2 が単元なので、2ab/p ∈ ℤ となってpは2abを割り切るけど p ≠ 2 だから、pはaかbを割り切るわ。 p = a^2 - 2b^2 なので、pがaかbを割り切るならもう片方も割り切ることになって すると右辺 a^2 - 2b^2 はp^2で割り切れるけど、左辺 p はp^2で割り切れないから矛盾よ。QED 命題の証明 p_1, …, p_N ∈ P∖{2} を異なるN個の有理素数として n = p_1^{i_1} … p_N^{i_N} とするわ。 各kについて p_k = (a_k + b_k√2)(a_k - b_k√2) とするわ。このとき x + y√2 = (a_1 + b_1√2)^{i_1} … (a_N + b_N√2)^{i_N} (#) としてxとyを定めれば x - y√2 = (a_1 - b_1√2)^{i_1} … (a_N - b_N√2)^{i_N} となって、x^2 - 2y^2 = n となるわね。このxとyが互いに素になることを示すわ。 もし、xとyがある有理素数pで割り切れるとしたら、(#)の左辺 x + y√2 もpで割り切れるわ。 (#)の右辺はPの要素以外の有理素数を因数に持たないから、p ∈ P ね。 だから p = (a+b√2)(a-b√2) と書けるわ。 補題1から a+b√2 と a-b√2 は環ℤ[√2]の素数で(#)の左辺の因数だから 右辺に現れる環ℤ[√2]の素数のどれか a_j + b_j√2 と a_k + b_k√2 にそれぞれ同伴じゃなければいけないわね。 すると補題2から p_j = a_j^2 - 2b_j^2 = ±(a^2 - 2b^2) = ±(a_k^2 - 2b_k^2) = ±p_k となるので j = k だけど、すると a+b√2 と a-b√2 が同伴であることになって補題3に矛盾するわ。QED これでいいかしら。ここほんとにアタシのチラ裏すぎるわw >>827 あなた出題者さんね? 出題者さんの想定していた解法はどんなのだったのかしら? 教えて! >>829 あら、ありがとう。アタシよく分からずに適当なこと書いてたけど 素数pについて p ≡ ±1 (mod 8) は x^2 - 2y^2 = p が解けるための必要十分条件なのね (十分条件の証明はガウスの補題のくだりがアタシはちょっとわからないけど) てことは x^2 - 2y^2 = n が解ける必要十分条件もわかってるってことよね 一般の x^2 - dy^2 = n の場合はどうなのかしら これって ℤ[√d] が一意分解整域かどうかってこととも関係ありそうね アタシがこのスレで教えてもらったことによると d が −1 や 2 の時は一意分解整域で −5 だと違うのよね 法則とかあるのかしら 「任意の実数x,yに対して、 "x=1ならばx+y=3"または"y=2ならばx+y=3" が成立する。」 という命題の真偽を、小難しいことを考えずに 身体で納得する方法、なにかないかしら? ああ、そう考えればたしかに簡単よね、 みたいなのを知りたいの ちなみに主婦さんたちの反応: 662可愛い奥様2022/10/12(水) 20:12:07.38ID:Ao6zC0+g0 「任意の実数x,yに対して、 "x=1ならばx+y=3"または"y=2ならばx+y=3" が成立する。」 って正しいですか? 663可愛い奥様2022/10/12(水) 20:23:55.57ID:2PBsxrC40 >>662 任意の実数と定義してるのにx=1とかy=2って仮定していいものなの? よかったとしても、そうするともう一方は自動的に2、もしくは1に決まるからその時点で「任意の実数」という前提が崩れるので正しい正しくないの前に命題としての形をなしてないと思う 664可愛い奥様2022/10/12(水) 21:37:04.82ID:O6U5xl8I0 任意じゃないからね ブスの言う通りです 670可愛い奥様2022/10/13(木) 06:24:19.64ID:wEHd2s/B0 >>662 偽だと思う 680可愛い奥様2022/10/13(木) 20:11:37.55ID:AlTdBSw20 誰か>>662 分かりませんか? 気になります 681可愛い奥様2022/10/13(木) 20:31:01.27ID:i6eYrTlN0 >>680 式以前に文章が成り立っていない 682可愛い奥様2022/10/13(木) 21:49:02.20ID:wEHd2s/B0 >>680 命題 正しい(真)か正しくない(偽)か判定できる文章や式 任意 全ての どんな実数x、yについても 「xが1ならばx+yが3になる」または「yが2ならばx+yが3になる」が成り立つと言う命題なので、偽でしょう 前半の命題の反例はx=1かつy=0、後半はx=2かつx=5など >>832 これを言語感覚だけで納得するのは難しいと思うの。 ひとつには、この命題は引用されている反応の最後の人みたいに 「任意の実数x,yに対してx=1ならばx+y=3」または「任意の実数x,yに対してy=2ならばx+y=3」 と誤読しやすいことがあるわ。 もうひとつには、数学の「PならばQ」はPが偽のとき自動的に真になるけど これは自然言語の「PならばQ」の使い方とは違うから、直感的に理解するのが難しいのよ。 問題の命題だけど、もしこれが真でないとすると、ある実数x,yがあって 「x=1ならばx+y=3」と「y=2ならばx+y=3」がともに偽 つまりx=1かつy=2かつx+y≠3となるが、これは矛盾。 したがってこの命題は偽ではありえないから真になるわ。 xとyを固定して考えて、Pを「x=1」、Qを「y=2」、Rを「x+y=3」とおけば この命題は (P→R)∨(Q→R) と表せるわ。これは (P∧Q)→R と古典論理で同値だから 「x=1かつy=2ならばx+y=3」と同じことになるけど、これは明らかに真よね。 でもこの同値性が、納得しにくいポイントなんだと思うわ。 (P→R)∨(Q→R) が真ならば (P∧Q)→R も真なのは明らかじゃない? でも逆の (P∧Q)→R が真ならば (P→R)∨(Q→R) も真であるというのは 古典論理では成立するけど、直観主義論理では成立しないの。 これは、これを証明するには背理法を使わなければいけないことを意味するわ。 だからどうしても間接的な証明になるのよ。 >>837 なるほどね。でも違うわ。 うさぎは子供の時飼ってて好きだったし、セーラームーンも好きだからよ。 歳行ってからセーラームーンにハマったのではないとすれば 小学生のときにセーラームーンを見ていたという可能性が高いわけで そうするとやはり36の年女では? だから卯年じゃないんだってば レディに年齢を聞くもんじゃないわっ 面白い問題見つけたわ。 問題: 次の条件を満たす実数 k の範囲を求めよ。 (条件) 任意の実数 x に対して、 -(x+1)^2 ≦ y ≦ x^2+k が成り立つような実数 y が存在する。 出典は大学受験用の某塾の某講師の某SNSよ。 y=x^2+kとy=-(x+1)^2が接するときのkの値をk_0として k≧k_0 そこまで書くならk_0をちゃんと求めてあげなさいよ 問題の条件は、すべてのxに対して -(x+1)^2 ≤ x^2+k、つまり 2x^2 + 2x + k+1 ≥ 0 が成り立つことと同値 これはこの2次式の判別式 ≤ 0 であることだから、D/4 = 1^2 - 2(k+1) ≤ 0 から k ≥ -1/2 ね k = -1/2 のときふたつの放物線が接するのよね このスレそろそろ落ちるかと思ったけどなかなか落ちないわね せっかくだから、前スレで解かれないまま残ってる問題を供養してあげたいわ 前スレ136さん 知恵袋に面白そうな問題あったわ どの3点も同一線上にない n (≥ 2) 個の点があり、どの2点もどちらか一方を向いた矢印で結ばれている。 このとき、次の(条件)をみたす点Rが存在することを示せ。 (条件)点Rから他の任意の点に、矢印を1回または2回たどることで到達できる。 前スレ166さん 素朴すぎる問題かもだけど、どうかしら? きちんと説明できる? f(x)は全ての実数に対して定義された関数で、 任意の実数xに対して f(x)>0 を満たしている このとき、実数aで f(a-1)+f(a+1)≧2f(a) を満たすものが存在することを示せ >>846 あなたがageてくれたの? ありがとう もちろんいろいろな人がたくさんカキコしてスレが盛り上がるのが理想だけど 書き込みがほとんどなくなっちゃったから、結果的に落ちても仕方ないわねって思っただけよ 難しすぎる問題を出しておいて解説やコメントしないで出し逃げする人とか 他人の特に欠点ともいえない部分をあげつらう人とか そういうのの相手するのも疲れたし がんばって長文カキコしても、もうほとんど反応ないし さすがに誰もいないところに長文カキコし続けてひとりでスレを保持するほどアタシ病んでないから もし暇だったら>>845 に引用した問題解いてみてね >>844 その解答、ある意味正解なんだけど、 うさぎさんなら、アタシが「面白い問題」って言った意味 わかってくれると思ったわ。 ちょっと残念。 これだけでは大して面白い問題ではないでしょう? アタシが「面白い問題」って言った意味はね、この問題、 (条件) 任意の実数 x に対して、 -(x+1)^2 ≦ y ≦ x^2+k が成り立つような実数 y が存在する。 を、 (条件) 「任意の実数 x に対して、 -(x+1)^2 ≦ y ≦ x^2+k」 が成り立つような実数 y が存在する。 と解釈するか、 (条件) 任意の実数 x に対して、 「 -(x+1)^2 ≦ y ≦ x^2+k が成り立つような実数 y が存在する。」 と解釈するかで答えが変わってくるのよ。 だから、この問題は、問題文が不適切、ということになるの。 >>844 は、下の解釈で解いた時の解答よね。 ここまで書けば、上の解釈ならどんな解答になるか、もうわかるわよね。 >>848 あらやだ、メタ引っかけ問題だったのね? 上の解釈だと条件は -(x+1)^2の最大値 ≤ x^2+kの最小値 だから k ≥ 0 ね 言い訳ぽいけど、「任意の実数 x に対して、」の最後に読点があるじゃない? もしこの読点がなければどちらにも読めるけど、これがあると下の解釈に見える気がするわ もちろん書き言葉での表記上のことだから、この文を口で言ったらどちらにも解釈できるのは確かね 出典元の塾講師さんもこれは問題が不適切っておっしゃってたの? こういう問題が入試で出て受験生を困惑させたことってあったのかしらね 英語だと上の解釈の場合は There is some y ∈ ℝ such that for all x ∈ ℝ, … 下の解釈の場合は For all x ∈ ℝ, there is some y ∈ ℝ such that … となって混乱の余地がないわね。 そう考えるとこれは日本語特有の難しさね。 よく考えたら英語でも There is some y ∈ ℝ such that … for all x ∈ ℝ. って書いたらどちらの解釈も可能だから、日本語特有ってことでもないわね ふつう英語でこういう書き方をしないけど、その理由はまさに どちらの意味で書いたのかという混乱を避けるためよね >>850 出典元は、この問題を例に、 「すべて」と「ある」の注意点 ってタイトルの記事をネット上にあげてるのよ。 同業者を口汚く罵ってる… 予備校界隈も恐ろしいわね >>854 それって このような出題をする人は、論理の理解が不十分、と言わざるを得ないでしょう という部分のことかしら? 口汚い罵りとまではとても言えないと思うけど もしそういう問題が出されたら困るわけだし 実際にそういうことがあったのかどうかは知らないけど まあでも的外れではあるわね そういう出題をする人がいたとしたら、それは論理の理解が不十分なのではなく、日本語能力が不十分なだけよね このふたつを混同してはいけないと思うわ ただの一般論のようにも見えるわ 謎の一生懸命さみたいなものは感じるけど でもtwitterってそういう所なのかもしれないし アタシはえっちな画像のチェック以外でtwitter使わないからよく分からないわw 二番目のツイートは具体例がなくて何を言いたいのか分からないわ あら、小競り合いがあったのね 元の問題のツイートは消されちゃったみたいだから、どういう問題文だったのか分からないけど どうでもいいけど、二番目のツイートの人が 「∀x∃u 」であり「1+t^3-t>0(tの範囲求まらない)」と答える受験生はいないのか て書いてるけど 1+t^3-t>0 ならtの範囲は決まるわよね カルダノの公式使うと t > ∛(-(1/2) + √(23/108)) + ∛(-(1/2) - √(23/108)) ≈ -1.325 てなるわね うさぎが数直線上をぴょんぴょん飛び跳ねています。 よく観察すると、うさぎは 0にいれば1秒後に確率√2-1で1へ、確率2-√2で-1へ移動し、 0にいなければ1秒後に確率1/2で+1、確率1/2で-1移動する ようです。 0にいたうさぎがn秒後に再び0にいる確率が 無理数になるのはnがいくつのときでしょう? ヤダ、面白い問題ね! コレっていぢわる問題かしら? 無理数になる時はない、がアタシの答えよ。 簡単のためα= 2-√2, β=√2-1とおくわね。 うさぎがn秒後にxの位置にいる確率をP(x, n)で表すわね。 P(0, n)が常に有理数であることをnに関する帰納法で示すわ。 n = 0 の場合は、P(0, 0) = 1 だから成り立っているわね。 次に、n以下の全てのkについてP(0, k)が有理数であると仮定するわ。 このとき、P(0, n+1)も有理数であることを示したいんだけど、そのために n以下の任意のkについて(★)が成り立つことをkに関する帰納法で示すわ。 (★) 任意の正の自然数mに対して、ある有理数qがあって P(-m, k) = qα, P(m, k) = qβ となる (★)の証明: k = 0 の場合は、P(-m, 0) = P(m, 0) = 0 だから q = 0 とすればいいわ。 次に、ある k < n で(★)が成り立つと仮定するわ。 ・m = 1の場合 P(-1, k+1) = αP(0, k) + (1/2)P(-2, k) P(1, k+1) = βP(0, k) + (1/2)P(2, k) よね。帰納法の仮定からある有理数qがあって P(-2, k) = qβ, P(2, k) = qβ となるわ。 P(0, k)は有理数だから r = P(0, k)+(1/2)q とおくとrは有理数で P(-1, k+1) = rα, P(1, k+1) = rβ となるわ。 ・m ≥ 2の場合 P(-m, k+1) = (1/2)P(-m+1, k) + (1/2)P(-m-1, k) P(m, k+1) = (1/2)P(m-1, k) + (1/2)P(m+1, k) よね。帰納法の仮定からある有理数qがあって P(-m+1, k) = qα, P(m-1, k) = qβ 同様に、ある有理数rがあって P(-m-1, k) = rα, P(m+1, k) = rβ となるわ。 したがって s = (1/2)(q+r)とおくとsは有理数で P(-m, k+1) = sα, P(m, k+1) = sβ となるわ。 これで(★)が示されたわね。 仕上げよ。(★)からある有理数qがあってP(-1, n) = qα, P(1, n) = qβ となるわ。α+β = 1 だから P(0, n+1) = (1/2)P(-1, n) + (1/2)P(1, n) = (1/2)q(α+β) = (1/2)q は有理数ね。これで最初の帰納法が完了したわ! これで正解かしら? ところで、P(0, n)はnが奇数の時0になるのは考えればすぐ分かるのよね。 nが偶数の時を計算してみたら P(0, 2) = 1/2, P(0, 4) = 3/8, (0, 6) = 5/16, P(0, 8) = 35/128 とかなったけど、一般式は分かるのかしらね? 二項係数C(n,r) P(0,n)=C(n,n/2)/2^n >>862 まあ! そうか、よく考えてみるとP(0, n)は上のα, βの値に依存しないからα=β=1/2の時を計算すればいいのよね nが偶数の時、n回動くうち、正の方向にn/2回、負の方向にn/2回動けば0に戻るんだから 正の方向に動くn/2回をn回から選ぶことを考えると C(n, n/2) 通りの動き方があって それぞれが発生する確率が (1/2)^n だから、P(0, n) = C(n, n/2)/2^n になるわね! ところでnが奇数の時はC(n, n/2)は定義されないのよね? それとも0なの? そして>>860 に答えるのに、そんなに複雑に考える必要なかったわね n秒後にうさぎの原点からの距離が m (≥ 0) である確率をQ(m, n)とすると Q(0, n+1) = (1/2)Q(1, n) そして m ≥ 1 に対して Q(m, n+1) = (1/2)Q(m-1, n) + (1/2)Q(m+1, n) よね。Q(m, 0) はすべて有理数だから、Q(m, n) も全て有理数になるのは帰納法で簡単に分かるわ >>861 と比較すると P(0, n) = Q(0, n), P(-m, n) = αQ(m, n), P(m, n) = βQ(m, n) の関係があるわ ついでに861の途中で「 P(-2, k) = qβ」て書いたのは「 P(-2, k) = qα」の書き間違いよ >>861 ★が成り立つとは気付きませんでした お見事です >>864 お褒めいただけて嬉しいわ。 863に間違いがあったわ。正しくは Q(0, n+1) = (1/2)Q(1, n) Q(1, n+1) = Q(0, n) + (1/2)Q(2, n) そして m ≥ 2 に対して Q(m, n+1) = (1/2)Q(m-1, n) + (1/2)Q(m+1, n) だったわ。 あと P(-m, n) = αQ(m, n), P(m, n) = βQ(m, n) ていうのは m ≥ 1 の時の話ね αを正の実数とする。0≦θ≦πにおけるθの関数f(θ)を、座標平面上の2点 A(-α,-3), P(θ+sinθ, cosθ) 間の距離APの2乗として定める。 (1) 0<θ<πの範囲に f'(θ)=0となるθがただ1つ存在することを示せ。 (2)以下が成り立つようなαの範囲を求めよ。 0≦θ≦πにおけるθの関数f(θ)は、区間 0<θ<π/2 のある点において最大になる。 東大理系2021第5問ですってよ。 解いてみたわよ。 (1) f(θ) = (θ+sinθ+α)^2 + (cosθ+3)^2 = (θ+α)^2 + 2(θ+α)sinθ + 6cosθ + 10 f’(θ) = 2(θ+α)(1+cosθ) - 4sinθ だから f’(θ) = 0 ⇔ (θ+α)(1+cosθ) = 2sinθ 0<θ<πだと1+cosθ≠0だから、これは θ+α = 2sinθ/(1+cosθ) = 4sin(θ/2)cos(θ/2)/2cos^2(θ/2) = 2tan(θ/2) ということだけど、y =θ+α のグラフ と y = 2tan(θ/2) のグラフは 0<θ<πの範囲でただ一点で交わるから、これを満たすθがただひとつ存在するわ。 (2) 0<θ<πのとき f’(θ)は、y =θ+α のグラフ と y = 2tan(θ/2) のグラフの交点の 左側で正、右側で負だから、交点のところのθでfは最大値を取るの。 だから交点が <π/2 にある条件を考えると π/2 +α < 2tan((π/2 )/2) = 2 つまり α < 2 - π/2 ね。 これであってるかしら? みごとね。 思ったよりスッキリ解いてくれたわ。 もううさぎにとって東大入試なんて難しくないのね。 ちなみに>>860 は名古屋大学の改題 なぜかリンク貼れないから興味があれば検索して下さい 2005年前期4番(a) >>869 他に解き方あるのかしら?って思ったけど、ネットで調べたら3階微分まで調べる解答が出てきて驚いたわ 大学側もそういう解答を想定してたのかしら? こういう問題2●年ぶりに解いたけど、あたしが受験数学が嫌いだったのを思い出したわ 何の意味もない計算をゴリゴリさせられるのが嫌だったの 特にこの問題の場合、数学的思考力をまったく必要としないし しかも実際の入試だと短い制限時間付きなのよね そんな試験で一体、受験生の何が分かるっていうのよね 根性かしら?w 0 < a < 1 かつ 0 < b < 1のとき、ab ≤ 1/4 または (1-a)(1-b) ≤ 1/4 が成り立つことを示せ。 これ津田塾大の問題らしいの。マン子大よね?w でもあたしにはこっちの方が上の東大の問題より難しいわ 上の東大の問題って、計算が難しいというか大変なだけで考えるところがないの この問題はいろいろ解き方がありそうだし、どうすればいいのかしらって考えなきゃいけなくてセンス要る気がするわ どう解けば一番納得できるしら? 誰か美しく解いてくれない? さらに条件を広げて -1 ≤ a+b ≤ 3 にしても成り立つから、よければ誰か解いてみて s=a+b,t=abとする t>1/4かつ(1-a)(1-b)=1-s+t>1/4かつs^2-4t>0 をst平面に図示すると-1<s,s<3がわかる s^2-4t=0とt=1/4の交点のs座標は±1 s^2-4t=0と1-s+t=1/4の交点のs座標は1,3 >>875 姐さん、さすがね! 対称式を使ってさらに対偶を考えて考えやすくしたのね これは思いつかなかったわ 関係ないけど名前のところにある謎の数字とハングル何かしら? 他の解き方をした姐さんいる? y=f(x)=(x-a)(x-b)というグラフをx軸と共有点を持つようにしながら軸を[-1/2,3/2]で動かす 言葉では説明しがたいが必ずf(0)≦1/4またはf(1)≦1/4となる y=f(x)=(x-a)(x-b)とx軸との共有点が1つの場合を考えれば十分 y=(x-a)^2をa=-1/2からa=3/2まで右に滑らせる f(0)はa=-1/2のときの1/4からa=0のとき0まで減少しa=1/2のときの1/4まで増加する f(1)はa=1/2のときの1/4からa=1のとき0まで減少しa=3/2のときの1/4まで増加する したがってaがなんであれf(0)またはf(1)は1/4以下である 別解お疲れさま! なるほどね、これはビジュアル的にわかりやすいわ。 ちなみにあたしが考えてた解き方はこうよ。 -1 ≤ a+b ≤ 1 か 1 ≤ a+b ≤ 3 のどちらかである 前者の場合 |a+b| ≤ 1 なので ab ≤ {(a+b)/2}^2 ≤ (1/2)^2 = 1/4 後者の場合 -1 ≤ (1-a)+(1-b) ≤ 1 なので同様に (1-a)(1-b) ≤ {(1-a+1-b)/2}^2 ≤ 1/4 任意の実数 x, y に対して {(x+y)/2}^2 ≥ xy が成り立つことを使ったの。 関係ないけど、メール欄にageteって書くと謎の数字とハングルが出るのかしら? あれ、実験してみたけど別に出ないわね。一体何なの? なるほど、上手いわ ということは元の津田塾問題は ab(1-a)(1-b)≦((a+1-a)/2)^2((b+1-b)/2)^2=1/16 したがって、ab≦1/4または(1-a)(1-b)≦1/4が成り立つ というのが模範解答なのかしら 難しいわね メール欄に ageterandkp と入れるとランダムで数字が出る ageterandjp だと日本語 あら〜、工夫すると1行ですむのね!これはすごいわ。 こんなの試験会場で思いつける人ほとんどいなさそうだけどw この問題、ab平面に ab ≤ 1/4 または (1-a)(1-b) ≤ 1/4 が成り立つ領域を図示して そこに -1 ≤ a+b ≤ 3 の領域がおさまることを示しても良いのよね 見た目シンプルでいろいろな解き方があって良い問題よね 今日から2月ね。 このスレ珍しく900近くまでいってるから、 このまま1000目指してもいいかなとも思うんだけど、 去年も一昨年も2月25日にスレ立ってるのよね。 今年も2月25日に2023版の新スレ立って、そっちにみんな移るのかしら? ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
read.cgi ver 08.1h [pink] - 2023/09/20 Walang Kapalit ★ | uplift ★ 5ちゃんねる