文系歓迎!ホリホリの楽しい数学講座

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基本的には中学~大学レベルの数学をなるべく分かりやすく解説していきます!

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すみません

いろいろ課題に追われているために、前回の更新から一週間空いてしまいました。

6月、7月はこんな感じの更新頻度になってしまうと思います





さて、前回の宿題の答えです



「∀ε>0、 ∃N;|An-α|<ε、∀n>N」


これは何の定義でしょうかという問題でした


まずはこれを日本語に「翻訳」してみましょう


「任意の正の数εに対して、あるNが存在して、Nよりも大きい任意の番号nに対して
|An-α|<εが成り立つ


となります



任意の正の数εということは誰でも好き勝手に数を決めて良いということであるので、限りなく0に近い数でも良いということを抑えましょう


Anは数列であるので、ある程度大きい数であるNよりも大きいn、つまり数列の第n項目以降は
|An-α|<εが成り立つということになります


そろそろお分かりになった方もいると思います


結論を言うと、これは数列Anがαに収束することの定義です


εは限りなく0に近いので数列Anの項数が大きくなればなるほどαに近づいていくので絶対値の中もどんどん0に近づいていくということになります




ここで疑問に思う方もいるかもしれないので、1つ言っておきます


「あるNが存在してNよりも大きいn」という文章は果たしているのかということです


もしこの文章が無い場合はどうなるのでしょうか?


この文言がないと数列の初項からこの文章が成立しなければならなくなるので、数列Anは初項からどんなに項数が大きくなっていってもずっとαで一定の数列であるという意味になってしまうので注意しましょう


今日はこの辺で!
大学生レベルといっても学習するのが大学になってからというだけなので難しすぎる内容ではありません



皆さんも顔文字なんかで使ったりするこの記号「∀」


何者かご存知ですか?


実は論理数学では欠かすことのできない記号です



そしてもう一つの記号「∃」


これは決してカタカナの「よ」ではありません


れっきとした数学の記号です




スマホやパソコンでこの記号を出すには「しゅうごう」と入力するとでる場合が多いです


もしくは「すべて」、「そんざい」でもそれぞれ出てきます




記号の意味は今書いたように「∀」は「すべての」、「任意の」という意味で「∃」は「存在する」という意味です



これらの記号は主に数学の証明によく使われることが多いです



ただ、必ず使うわけではなく単に文字で「任意の自然数n」や「ある実数Aが存在する」と書く場合も多いです



ここで注意しなくてはいけないのは「∀」と「∃」は大きく意味が違うということです



例をみてみましょう




「∃A∈;A^2+3A+2=0」


急にわけのわからないものがでてきましたが上の例は次のようなことを言っています


「ある実数AでA^2+3A+2=0となるものが存在する」


さて、この命題は真でしょうか偽でしょうか?


高校の命題と論理を学習した人なら分かるかと思いますが、答えはもちろん真(文章として成立するということ)です



では記号を「∃」から「∀」に変えてみます


「∀A∈;A^2+3A+2=0」 (任意の実数AはA^2+3A+2=0を満たす)


しかしこの命題は偽(ありえない文章になっている)になってしまいます





もうお分かりだと思いますが、「任意の」というと自分が好き勝手に数字を選んできても良いということになります


しかし「ある~が存在する」という言い方はそういうものがあるよという風に従属的に決まっていくものなのです



もっと簡単に数学と離れた例をみてみます




「1年A組の任意の生徒はスマホを持っている」

「1年A組のある生徒はスマホを持っている」



これらの文章はどちらも「ありえる」文章です


しかし意味は全く違います


1つ目は1年A組の中で好き勝手に生徒をチョイスしてもスマホを持っているということなので結局クラス全員がスマホを持っているという意味になります


2つ目はただ単にそういう生徒もいるよと言っているだけなので1人でもスマホを持っていれば成立する文章です




いかがだったでしょうか






では最後に1つ「宿題」です


次の「」ははどんなことをいっているのでしょうか(かなり難しいと思います)



「∀ε>0、 ∃N;|An-α|<ε、∀n>N」

※「An」は数列



ヒント:これはあることの定義です


さて、今日は軽い頭の体操をしてみましょう



まずは24ゲームの説明をします


・2人で交互に数字を1から順番に言っていきます

・一度に言える数字は3個までです(1個や2個しか言わなくてもいいが0個はダメ)

・24を宣言できた方の勝ちです



と、いたってシンプルなルールです


まずは家族や友達とこのゲームをしてみてください


これより下はその後に読むのをおすすめします




































実際にゲームをしてみていかがだったでしょうか


何回もやるとタネが分かってしまった人も多いでしょう


タネが分かっていない人もゲームの終盤で負けが分かってしまうといった場面はありませんでしたか?





仮に相手が20まで言ったところで自分の番が回ってきたとしましょう


この時自分は1個~3個のどの数字までを言っても相手の勝ちです


つまり、このゲームは24ではなく20を宣言できた方の勝ちになるのです


しかし、そればかりではありません


同じ考え方で20から4を引いた16を宣言できれば確実に次の自分の番のとき20を宣言できます


もうお分かりでしょう


結局は4の倍数を自分の番で確保していければ確実に勝てるのです


つまりこのゲームは後手必勝、先手でも相手がこの必勝法に気づいてなければほぼ勝つことができてしまいます


タネが分かるとそんなことかと思うかもしれませんが、こうゆう規則性を見出せることで数学脳は鍛えられるのだろうと私は思います


ぜひ小学生のお子さんがいらっしゃる方はこのゲームをして楽しみながら勉強ができればこんなに良いことは無いと思います



では今日はこのへんで!