の(数)の大小関係は、

小学校以来、

数学(算数)が取り扱ってきた対象のひとつです。



大小関係と似たものとして、

「一列に並べる」という概念があります。

「背の高いもん順」とかのことです。



人間は、精密に身体測定していれば、

背の高いから順に、一列に並べる(並ぶ)ことができます。



では、

大小関係がわかっているならば、

必ず一列に並べることができるのでしょうか。







数Bで、数列を勉強しますが、

数列というのは、

自然数の番号がついたもの(項と呼ぶ)の集まりです。

番号の大小を、そのまま項の大小と見なせば、

数列とは、

項を小さい者順で一列に並べたもの

ということになります。



今度は、

数列に、自然数以外の大小関係を入れた

新たな“数列”が作れないか考えてみます。



まず、整数番号を導入しましょう。

整数には大小関係があるので、一列に並べられそうです。

自然数と違うのは、「端」がないことです。

自然数のときは、最小の項(=第1項)があるので、左端があります。

整数番号にすると、左端も右端もありません。

書くと、


   ・・・,a-2,a-1,a0,a1,a2,・・・


というような感じになるかと思います。



では、有理数番号はどうでしょう。



大小関係はあり、有理数は一列に並んでいます。

実際、数直線上に、有理数は一列に並んでいます。

しかし、

実際に書くとなると困ります。


   ・・・,a-(1/2),a-(1/4),a0,a1/4,a1/3,・・・


では、全然足りていません。

-1/2と-1/4の間には、-1/3がありますし、

また-1/3と-1/4の間には-4/13があり、

また・・・

というように、間がいくらでも存在するので書ききれません。



有理数番号の数列は、

大小関係はありますが、自然数番号、整数番号のときとは

どうも様子が違います。

自然数番号、整数番号は、一列に並べることができましたが、

有理数番号の場合は、


   「もともと一列に並んでいるが、


    バラバラになっているのを渡されて

    『一列に並べてください。』と言われても、

    一列に並べることはできない」


と言うような状況です。

これは、実数番号の場合も同様と想像されます。

さらに、

複素数番号だと、数直線からはみ出して、数平面になるので、

もはや、初めから並んでいるにしても、

一列ではなく、一面に並んでいることが想像されます。



数列の番号概念の拡張は、たったの整数までなのか、

と残念に思ってしまいますが、


実は、

有理数番号の数列は、

「小さいもの順で並べる」のをあきらめれば、

一列に並べることができます。




【補足】

良くある話なので、オリジナリティに欠けますが、

(図書館にいけば、もっとちゃんと説明した本がありますが、)



将棋盤を用意して、

(たしか、将棋盤は、縦に一二三四・・・、横に1234・・・と番号が付いていたはず)

有理数を分数の形にして、

分母に漢字、分子に算用数字を対応させて、

将棋盤のマスに書いてゆきます。


  (たとえば、3/5だったら、3五のマスに書きます。)


現実の将棋盤は9×9マスなのでいつかは足りなくなりますが、

今は頭の中の将棋盤ですので、足りなくなったらどんどん付けたします。


そうすると、

どんな有理数も分数の形で書けるので、

すべての有理数(負のものは後で考える)を将棋盤のマスに書きこむことができます。



  注意すべきことは、


  同じ数が何回も現れうるということです。

  たとえば、1一に書く1/1と、9九に書く9/9は、どちらも1であり同じ数です。

  また、

  負の数はどうするのかも気になりますが、

  将棋盤(二次元)から一列(一次元)に並べる方法を述べた後考えます。





列に並べる方法は以下の通り。



Accademia Nuts

赤い矢印にそって、順番に並べることができます。

この図は、初めに思いついた人と自分で思いつた人は偉いですね。

上図は6までしかありませんが、頭の中では、いくらでも延長できます。



大小関係は残念ながら放棄せざるをいませんが、

とりあえず、一列に並べることができました。



大小関係はこの矢印にそって、小さいもん順で並んでいることにすればよいと

思うかもしれませんが、それでは、有理数番号にしている意味がありません。



また、有理数番号のところ以降、

「一列に並べる=書ける」という考え方で話を進めたわけですが、

「それなら、自然数も終わりが内という意味では『書けない』んじゃないか」

という意見もあるかもしれません。

確かに書けないのですが、


   「指定された数までなら一列に並べて書くことができて、

   しかも、なにを指定されても大丈夫」


という意味で“書ける”と言っているのだと考えればよいでしょう。

無限を人間が扱うのですから、多少の不完全さは仕方ないです。





いつものことながら、

はじめの導入とその後の展開のつながりが、

いまいちでした。

もう少し、文章構成能力を鍛えないといけません。