数学 初めの一歩~アーベル賞

 2025年3月、アーベル賞受賞のニュース。
 数学 初めの一歩のページ作成。

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自然数、整数、実数、

 1、2、3、……
 自然数。
 無限に存在。
  ※ これもアルキメデスの原理。「上に有界ではない(最大値はない)」とか

 自然数と負の数 -1、-2、-3、……
 整数。
 0(ゼロ)は整数。自然数ではないと覚えたが、自然数扱いすることもある。

 整数はとびとび(離散的)。
 整数と整数の間、たとえば2と3の間には
 2.25、2.323、2.5、2.89など小数で表される数が入る。
 うち整数と整数の比すなわち分数で表される数が有理数。
 整数も整数1との比なので有理数。
 2.5=5/2、2.25=225/100=9/4など
 小数点以下有限ならば有理数。
 小数点以下無限に続く場合も同じ数[列]が繰り返す場合、たとえば3.3333……は、10/3で有理数。
 つまり有限小数、循環小数は有理数。
 円周率 π = 3.1415……のように小数点以下同じ数[列]の繰り返しがない場合、分数で表せない。無理。無理数。
 √2、√3、e(自然対数の底)なども無理数。

 「全て」の数は有理数か無理数。ひっくるめて実数。

 「全て」と言ったが、実際にはありえない数もよく使われる。2乗すると-1になる数。iで表される虚数。
 実数と虚数ひっくるめて複素数。

 ひとまず実数までは理解できると思うが、
 ある程度の理解までにとどまる。
 たとえば、実数は整数と違ってとびとびではなく連続的である(実数の性質の1つ)。次々と並べていくと点線ではなく実線になる。一方、整数と整数の間には実数が無限に存在する。
 ?。
 稠密ちゅうみつ性と呼ばれ、連続性と違うことは分かるけど。

 たとえば、有理数と無理数どちらが多いのか---
 無理数のほうが有理数より多い。
 証明は易しくない。優しくない。

 整数までならば容易に理解できるだろう?
 因数分解できない整数を素数と言いまして……
 数列の問題、
 整数論、
 難解。

アーベル賞受賞

 昔、数学の歴史に関する本を読めば理解が深まるのではなかろうか、と本屋で手に入れた本が、
 近世数学史談 / 高木貞治 / 1995 / 岩波書店
  ※ 第一版は1933年、共立社。
 ガウスとアーベルについて多く記されている。
 天才オイラー、ガウスの後、アーベル、ガロア。

 方程式を解いたりするのは代数学。
 連立方程式、2次方程式、高次方程式。
 4次方程式までは解の公式がある(代数的に解ける)。5次以上についてもアーベル含め多くの数学者が解法を求めたが、代数的に解けないことをアーベルが証明。

 関数 y=f(x)の微分・積分などは解析学。

 代数解析学?
 難しい微分方程式

 関数はf(x)のxに数を代入すると数yが求められる。
 数などのまとまり、集合の場合も同様にXからYへ「写す」ことができるが、関数ではなく写像と呼ぶ。
 Y=A(X)
 行列Aによる図形の変換(平行移動、回転など)も一種の写像。

 図形、空間を扱う幾何学。

 代数幾何学?

 進めば進むほど?が増えていく感じ。
 
 集合の要素は元(げん)とも呼ばれる。
 実数を元とした集合、ベクトルを元とした集合などを空間とみなすようになって、
 それまで何となく学んでいた集合の和(合併) ∪や積(共通) ∩といった演算が難解な数学の基礎であることに気づかされる。
 元がぎっしり詰まった空間(集合)は稠密と呼ばれ、たとえば実数は隙間に無限に入り込める。でも実数は連続的。線で表すと点線ではなく実線になるが、空間だと完備性という用語が使われる。

 群や体も元が3つ程の条件を満たした場合の集合。
 その上にアーベル群(可換群)、ガロア群、……

 2025年3月、柏原正樹氏 日本人初のアーベル賞受賞。

 ノーベル賞に数学賞はないが、フィールズ賞が権威ある賞としてよく知られている。4年に1度で、受賞者は40歳未満。日本人受賞者は3名。小平邦彦氏、広中平祐氏、森重文氏。
 ガウス賞も4年に1度。2006年から。2006年第1回受賞者は日本人。伊藤清氏。
 アーベル賞はアーベル生誕200年の2002年、出身国ノルウェーが創設。2003年から毎年。

 アーベル賞 The Abel Prize(abelprize.no/)

 京都大学数理解析研究所 RIMS Research Institute for Mathematical Sciences(www.kurims.kyoto-u.ac.jp/)
  『受賞理由は、代数解析学と表現論への本質的貢献、特にD-加群の理論を創始し展開したこと、および、結晶基底を発見したこと等』

 D-加群?
 難解。

 柏原氏が師事した佐藤幹夫氏(2023年他界)
 佐藤氏が師事した彌永昌吉氏
 彌永氏が師事した高木貞治氏 [1875-1960]

 アーベル、ガロアはフランス革命の後、生誕。ともに早世。
 ガウスは1855年他界。
 1862年ヒルベルト生誕。ドイツの大数学者。
 高木氏、1932年(昭和7年)、ヒルベルト訪問。ゲッティンゲン(ニーダーザクセン州)が数学・物理など科学の中心。

 数学苦手に感じる場合、数学史から入るのも良いかもしれない。

理数
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