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どっかで聞いたような数学の話を中心に気が向いたときにやってます。


「なぜどんな数でも0乗すると1になるのか。
 2の2乗は2を2回かけるということだから4だし、
 2の1乗は2を1回かけるということだから2になる。
 数を0乗するって言うのは良く分からないけど、もしあるとするならば
 2の0乗は2を0回かけるから・・・というかなにもしないんだから0になるのでは。」


以前そのように質問されたことがあるのだが、至極当然の疑問である。
実は、この質問に答えるのはとても簡単だ。なぜなら、

「そー決めたから。」

これだけでいいのだ。



だめ?
いやほんとにそれだけなんだけど。
実は0乗という考え方を持ってくるのは簡単なのである。


例えばa^5÷a^2という計算を考えてみよう。
a^5÷a^2=(a×a×a×a×a)÷(a×a)
       = a×a×a
       = a^3   となる。
つまりa^5をa^2で割るとaが、5-2=3個だけ残るわけだ。このことは、
a^5÷a^2=a^(5-2)と計算できることを示している。確かに
a^7÷a^2=a^(7-2)=a^5であり、
a^5÷a^3=a^(5-3)=a^2となる。


まとめるとどうやら、
a^x÷a^y=a^(x-y)というのが成り立つことがわかる。
これは指数法則の一つの変形にもなっている。


しかし、もし上の式のyがxと同じ値だったらどうなるだろうか。
a^x÷a^x=a^(x-x)
       =a^0
すると0乗という概念がどうしても必要になってしまう。
しかもa^x÷a^xというのは明らかに1なので、
a^0=1にせざるを得なくなるのだ。


注意して欲しいのは、a^0=1を証明したわけではないということだ。あくまで、
「a^x÷a^y=a^(x-y)という法則が常に成り立つためにはa^0=1でないと都合が悪い」
ということを示したに過ぎない。


これが最初に私が「そー決めたから。」と述べた理由だ。
0乗という概念は全く初めて出てくるものではあるが、a^0に0、2、3などの勝手な値をあてはめてしまうと
既存の法則と矛盾してしまう。
「そー決めたから」というのは「そー決めないと都合が悪いから」ということだ。


「どんな数でも0乗すると1になる」というのは導き出すものではなく定義なのだ。





ちなみに、

実はここまで書いてなんだが「どんな数でも0乗すると1になる」は正しくない

0^0はまたややこしい話なのだが1ではないのだ

そこらへんはまたの機会に