なぜ、微積分は役に立つのか
なぜ、微積分は役に立つのか 2023.11.27 Updated by Atsushi SHIBATA on November 27, 2023, 14:58 pm JST 今回紹介する書籍：『はじめての物理数学』永野 裕之（SBクリエイティブ、2017） 朝起きてから寝るまで、我々は何種類もの「数」を見ます。 私自身、朝起きるとネットやニュースで降水確率、予想気温のように気象にかかわる数、為替、海外の株式市場の指数など、いろいろな種類の数をチェックします。しばらく前なら、コロナウイルスの感染者数や増加傾向を表す指数を毎日のように確認していました。 自分を取り巻く環境を知るために、私たちはいろいろな「数」を確認します。そして数を手がかりにして、行動を決めます。現代を生きる私たちにとって「数」は、世界を知るための「目」としての役割を持っています。 現代人が日常的に見るこの種の数は、たいてい計
【詳細版】 1+1=2 笑えない数学 ～笑わない数学の笑えない間違いの話～ - Sokratesさんの備忘録ないし雑記帳
NHK で放映された『笑わない数学』という番組の次の回が話題になっていた． www.nhk.jp 企画意図としては「\(1+1=2\) という式を通して数学基礎論という分野を紹介する」というものだったのだが，怪しい説明や誤解を招く説明，端的に誤っている説明があった．というか，全体を通してそういうものがとても多かった．どう少なく見積もっても番組の内容の半分以上がそういうものになっている．正直，全然笑えない．笑わないのではなく笑えない． そういった説明に注意喚起を促し，簡単にだが訂正をするための記事を以前書いた．その記事は速報性を重視して書いており，「ここが怪しい」「ここが間違っている」ということだけを伝えることを目的としていたため，詳細や「具体的にどう直すべきだったのか」という点の記述が不十分であった．というか，一部わたしも素でまちがったこといくつか書いちゃった（訂正・取り消し線による削除済
「数学」が進化の法則を制御していたと判明！ - ナゾロジー
進化の法則をのぞき込むと、数論が仕込まれていました。 英国のオックスフォード大学（UO）で行われた研究によって、私たち生物の進化は純粋な数学的な仕組みに基づいて繰り返されていることが示されました。 生物の進化のしやすさは耐性菌の出現などをみる限り強みにみえます。 しかし、変異速度が速すぎると優秀な能力を持った子孫が「繫栄する前に」次の変異が起きてしまい、生物は種として固定されず、異形の子孫が無限に生産される地獄絵図に陥ってしまいます。 そのため今回の研究では最適な進化と種の保存を行うために必要な条件について数学的な分析が行われることになりました。 すると進化の背後には、雪の結晶や植物の枝葉、体の血管系など自然界の至る所に現れる「純粋な数学（数論）」が潜んでいることが判明しました。 研究内容の詳細は2023年7月26日に『Journal of The Royal Society Interf
数学の勉強のやり方
はじめにお前は誰やねん解析学を研究している博士課程の2年生。 この記事の目的もし大学1年生の自分に会えたら数学の勉強についてアドバイスしたいことがいくつかあるので、それを簡単にまとめたい。現在進行形で学部生をやっている人の参考になれば嬉しい。ただし、あくまで個人的な考えであり、視点が偏っているので、鵜呑みにはしない方が良い。 最初にやるべきことできる限り早い段階で集合と写像の言葉を覚えよう。微分積分や線形代数より先にこちらをやった方が良い。そもそも集合と写像の言葉は大学数学をやっていくうえで必要不可欠であり、微分積分や線形代数さえこれらの知識がなければ十分には理解できない。それから、定義に従って厳密に議論できるようにならなければ、そもそも大学数学のスタートラインにさえ立てない。集合と写像の勉強はその習得に適していると思う。 ちなみに、僕がこの「スタートライン」に立てたのは学部1年後期だった
数学の入門書を選ぶ3つのコツ - webエンジニアの日常
微分方程式をしっかりと学んだことが無く、何か手ごろな入門書はないかと本屋さんに出向いたあなたは、きっと驚くはずだ。 微分方程式の入門書はとても多いからだ。さらに、ぱらぱらとめくってみたり、目次を見てみても、中身はほとんど同じだったりする。 これは例え話ではなく、本当に驚くほど同じような書籍が連立している。 線形代数ともなると、さらに多い。 そこで、この記事では、似たような専門書・入門書の中からあなたが欲しいと思う一冊を見つけ出すための３つのコツを紹介する。 これは勉強マニアの私が常に実践しているコツで、この方法を使い始めてからほとんど本の購入に失敗したことが無い。（多くの失敗を重ねてできたノウハウだともいえる） もちろん、数学でなくても物理学の専門書・入門書を選ぶときでも使える。 【目次】 「はじめに」に注目 あなたが得たい知識は「練習問題」にある 最初の1割を理解できるか 最後に 「はじ
情報数理科学VII
機械学習手法の定式化を前半で学び、それらの基礎となるパラメータ推定理論を後半で扱う。 演習では講義で扱ったアルゴリズムの実践を行う。 Ⅰ．教師あり学習 １．最小二乗法 ２．過学習と正則化 ３．交差検証 ４．正則化付き経験リスク最小化 ５．カーネル法 Ⅱ．教師なし学習 １．ハードクラスタリング問題 ２．ソフトクラスタリング問題 ３．次元削減問題 Ⅲ．ベイズ推論 １．各問題の確率論的定式化 ２．推定理論 Ⅳ．凸最適化 １．凸関数 ２．双対問題 ３．最適化法
【フェルマーの最終定理】数学を知らなくても分かるよう解説！ - ナゾロジー
三平方の定理にそっくり？【フェルマーの最終定理】とは何か簡単に解説フェルマーの最終定理が示す命題。 / Credit:ナゾロジー編集部この画像に書かれた簡潔な内容が、「フェルマーの最終定理」の全文です。 400年近く前、フランスの数学者ピエール・ド・フェルマーはこの問題をメモに書き記し、その脇に次のような一文を残してこの世を去りました。 「私はこの命題について、真に驚くべき証明を見出したが、それを記すにはここはあまりに余白が足りない」 このメモが、以降360年に渡って数多くの数学者たちの頭を悩ませることになるのです。 フェルマーは今で言うところの承認欲求がまるでない人物でした。 自分で見つけた発見を世の中で認めてもらおうとはまったく考えず、1人で答えを見つけて1人で満足し喜んでいるだけの人だったといいます。 しかし、そんなフェルマーの誰にも教えなかった「真に驚くべき証明」は、「フェルマーの
数学入門公開講座｜京都大学数理解析研究所
ヒッチン方程式とその周辺 教授・望月 拓郎 ヒッチン方程式はリーマン面上で定義される非線形な微分方程式です。もともとは物理学で重要なヤン - ミルズ方程式を簡単にしたものとして導入されたのですが、むしろ数学的に興味深い方程式であり、微分幾 何・代数幾何・トポロジーなど様々な分野を結びつける役割を果たし、その影響は代数解析や数論といった かなり離れた分野にまで及んでいます。この講座では、ヒッチン方程式に関連する数学的対象について説明 し、ヒッチン方程式に触発されて発展した研究の一端を紹介する予定です。また、ヒッチン方程式を例とし て、非線形微分方程式の解析の難しさと面白さなどについても触れたいと考えています。 二重指数関数型数値積分公式の理論と発展 助教・大浦 拓哉 二重指数関数型数値積分公式（DE 公式）は高橋秀俊・森正武により1974年に提案された定積分の値を数 値的に求める手法です。現
10代の少女がピタゴラスの定理の新しい証明を示す、「最も美しい証明」と評価
アメリカ数学会で2人の10代の少女がピタゴラスの定理について新しい証明方法をプレゼンテーションしたことが話題になっています。応用数学の専門家であるキース・マクナルティ氏は「性別、民族、社会人口学的背景に関係なく、喜びと情熱があれば誰でも、研究分野での卓越性は達成可能であることを示す素晴らしい出来事」と評しているほか、その証明方法自体が波紋を呼んでいます。 Here’s How Two New Orleans Teenagers Found a New Proof of the Pythagorean Theorem | by Keith McNulty | Apr, 2023 | Medium https://keith-mcnulty.medium.com/heres-how-two-new-orleans-teenagers-found-a-new-proof-of-the-pytha
長岡亮介先生の数学｜旺文社
長岡亮介(ながおかりょうすけ)先生の著作物などに関する情報サイトです。「長岡先生の集中講義」、 「長岡の教科書」、「総合的研究」の追加情報を用意しています。また、動画などを通して、長岡先生の魅力を伝えていくつもりです。
セミナ Pythonで学ぶ マクスウェル方程式【電場編】＋【磁場編】
Pythonで学ぶ マクスウェル方程式 【電場編】＋【磁場編】 LCRから高速伝送路/アンテナまで プログラミングで学ぶ電磁気学入門(講義790分/資料497頁) 著者・講師：別府 伸耕/Nobuyasu Beppu(リニア・テック) 企画編集・主催： ZEPエンジニアリング株式会社 1人当たり1ライセンスです 関連製品：［VOD］Pythonで学ぶ マクスウェル方程式 【電場編】＋【磁場編】 関連製品：［VOD/KIT］初めてのソフトウェア無線＆信号処理プログラミング 基礎編/応用編 関連製品：［VOD］Pythonで学ぶ やりなおし数学塾1【微分・積分】 関連製品：［VOD］Pythonで学ぶ やりなおし数学塾2【フーリエ解析】 関連記事：Pythonではじめる 数値解析入門 [Vol.1 Pythonの開発環境をインストールする] 関連記事：Pythonではじめる 数値解析入門[Vo
「ポアンカレ予想」はまだ解けていない!?（小笠 英志）
ポアンカレは数学史上に名を残す有名数学者です。ポアンカレの遺した「ポアンカレ予想」は、数学において非常に重要なものです。ミレニアム問題として知られたこの問題が解決された！ というニュースを見たことがある方も多いのではないでしょうか。 でも、この「ポアンカレ予想」が未解決だといったら驚くでしょうか。 この興味深い話を『多様体とは何か』の著者・小笠英志さんが解説します。 1. ポアンカレ予想の文言 まず、数学で「〇〇予想」というのは、数学者が研究をしていて、今までの本人やまわりの人達の研究結果から鑑みて「もしかしたら、こういうことが成り立つのではないか？ 皆さんどう思いますか？」と、論文の中や講演などで世に問うたものです。 数学で「予想」というのは「〇〇となるであろう」という形の文言をしています。別の言い方をすれば「〇〇となるであろうか」という問題です。 ポアンカレ予想というのは以下に述べる、
A4サイズの紙が広く使われているのには数学的に美しい理由がある
「紙のサイズ」と聞けば「A4」「A3」「B1」「B2」といった表記を連想する人は多いはず。コピー用紙やノートのサイズに用いられるこの表記は、紙の寸法を規定する国際規格・ISO 216によって定められているもので、アメリカなど一部の国を除いたほとんどすべての国や地域で採用されています。一体なぜ「A4」サイズが広く使われているのかについて、数学ライターでYouTuberでもあるBen Sparks氏が解説しています。 Why A4? – The Mathematical Beauty of Paper Size - Heidelberg Laureate Forum - SciLogs - Wissenschaftsblogs https://scilogs.spektrum.de/hlf/why-a4-the-mathematical-beauty-of-paper-size/ 多くの人は学
150 分で学ぶ高校数学の基礎
[重要なお知らせ (2023/8/12)] 現在，スライドの p.10 に不十分な記述があります．ルートの答えは 0 以上の数に限定することに注意してください (たとえば -3 を 2 乗しても 9 ですが，ルート 9 は -3 ではありません)．なお，現在筆者のパソコンが修理中でデータがないので，修正は 1 週間後となります． [目次] 第1章 数学の基礎知識（p.5～） 第2章 場合の数（p.31～） 第3章 確率と期待値（p.56～） 第4章 統計的な解析（p.69～） 第5章 いろいろな関数（p.103～） 第6章 三角比と三角関数（p.141～） 第7章 証明のやり方（p.160～） 第8章 ベクトル（p.187～） 第9章 微分法と積分法（p.205～） 第10章 その他のトピック（p.240～） スライドのまとめ（p.254～）
ネットワークの輻輳は避けられない — 数学で証明
IEEE Spectrumより。 トラフィック問題を「解決」することが事態が悪化させることもある BY チャールズ・Q・チョイ 高速道路網が交通渋滞に悩まされるように、コンピュータ・ネットワークも輻輳(混雑)に直面することがある。この度の新しい研究で、コンピュータ・ネットワークの遅延を制御するために設計された多くの主要なアルゴリズムが、一部のユーザにすべての帯域を占有させ、他のユーザには実質的に何も提供しないという、極めて不公平なものであることが判明した。 インターネット上でデータを送信するコンピュータやその他の機器は、データを小さなパケットに分割し、特殊なアルゴリズムを用いて、これらのパケットを送信する速度を決定している。これらの輻輳制御アルゴリズムは、同じネットワーク上の他のユーザと共有しながら、利用可能なすべてのネットワーク容量を発見し、利用することを目的としている。 過去10年間、
数学の興味深い話 : 哲学ニュースnwk
2022年08月21日00:00 数学の興味深い話 Tweet 1：以下、名無しにかわりましてVIPがお送りします：2013/03/17(日) 01:13:18.77 ID:Y3KPFH9h0 極限とか。是非教えてください。 極限（きょくげん、limit）とは、あるものに限りなく近付くさま。物事の果て。 数学においては、数列など、ある種の数学的対象をひとまとまりに並べて考えたものについての極限がしばしば考察される。数の列がある値に限りなく近づくとき、その値のことを数列の極限あるいは極限値といい、この数列は収束するという。 http://ja.wikipedia.org/wiki/極限 数学SUGEEEEEEEEってなる話聞かせて http://blog.livedoor.jp/nwknews/archives/4249561.html 数学大好きな俺に数学のＳＵＧＥＥＥＥってなる事教えてく
［数学×Python］再帰呼び出しをマスターしよう
再帰に対して多くの人が持つであろう苦手意識を払拭（ふっしょく）するために、再帰の基本から、その考え方とプログラミングの方法を見ていく。動的計画法を利用した最小コストの計算法などについても紹介する。 連載目次 前回は、積分の数値計算法を見ました。今回は、「計算」から少し趣を変えて、再帰呼び出し（以下、必要がなければ「再帰」と略記します）のPythonプログラミングを見ていきます。 再帰とは関数の定義の中でその関数を呼び出すプログラミングの方法です。自分自身を呼び出すようなイメージなので「訳が分からない」と再帰に苦手意識を持つ人も多いようですが、基本は高校で学んだ「漸化式（ぜんかしき）」をそのままコードとして表すだけです。漸化式も名前はいかめしいですが、要するに「芋づる式」に、順に値を求めていくことです。今回は、漸化式と再帰の基本的な考え方を押さえた後、応用例として、メモ化により計算量を減らす
正規表現の"正規"とは何か気になったら正規表現の歴史を紐解くことになってしまった話
正規表現の"正規"って何 ある時ふと思いました。 「正規表現の"正規"って何だろう？」 「何を根拠に"正規"を名乗っているのか？」 と。 「誰かが『これが正規の表現だ』と言ったはず」で、 「それは周りにどうやって"正規"だと認められたのだろう」 ということが気になったので調べてみました。 "正規表現"という名前でなくて、"ジャックさんの表現"とか"記号ごちゃごちゃ表現"だったらこんな疑問も持たなかったのですけど。 数学における"正規"とは 一般に"正規"というと、"正規品"や"正規の手順"といったように"本物の(genuine)"や"公式な(official)"といった意味がありますが、数学の"正規"はちょっと違います。 数学で"正規"(および"正則"、英語では"regular"または"non-singular")は、ある概念に強い制限をかけたもの、という意味です。強い制限をかけたものは取
デジタル信号を正しく再生するには？ ～サンプリング定理の意味
Twitterで以下のように発言をしたら、案の定、あまり理解されなかったので頑張って説明してみます。 サンプリング定理は「信号の最大周波数」の2倍より早い速度でサンプリングすれば元信号の情報は完全に再現できる（一意に決まる）、とは言ってるけども、サンプリングしたデータをそのまま再生したとき元波形が再現できるとは一言も言ってない。 https://twitter.com/nabe_abk/status/777874934424940544 フーリエ変換とは 式の導出 サンプリング定理とは？ サンプリング定理が示すもの サンプリングされた信号とその再生 一般的なデータ再生 サンプリング定理が成り立つ条件 インパルスで再生してからLPFで処理すると デジタル信号を正しく再生する方法 オーディオ再生ではどうやって解決しているのか？ オーバーサンプリングについて まとめ なおこの記事では、フーリエ変
機械学習やレコメンドでよく見る「特徴量」の本質とは――「行列分解」の基本を図版とPythonコードで理解する
AIに欠かせない数学を、プログラミング言語Pythonを使って高校生の学習範囲から学び直す本連載『「AI」エンジニアになるための「基礎数学」再入門』。前回は「行列計算」について学びました。今回のテーマは、「行列の計算分解」です。 前回、データを分析する際には、基本的に1次元のベクトルデータではなく多次元のデータを用いることが多いので、行列計算が重要になると解説しました。行列の計算は、AIが行う計算でもよく使用されており、さまざまな分析に関わる教科書などは行列表記での説明がほとんどです。今回紹介する「行列分解」は、そんな行列計算の中で重要なテクニックの一つです。 行列分解をする理由や行列分解後に得られる結果の意味などについて、数式の内容よりも意味の解釈に注力して解説するので、そこに注目して学習してください。 行列分解をする理由 初めに「行列分解とは何か」を説明します。行列分解とは、ある行列を
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