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メインページ / 更新履歴 数学：物理を学び楽しむために 更新日 2023 年 11 月 6 日 （半永久的に）執筆中の数学の教科書の草稿を公開しています。どうぞご活用ください。著作権等についてはこのページの一番下をご覧ください。 これは、主として物理学（とそれに関連する分野）を学ぶ方を対象にした、大学レベルの数学の入門的な教科書である。 高校数学の知識を前提にして、大学生が学ぶべき数学をじっくりと解説する。 最終的には、大学で物理を学ぶために必須の基本的な数学すべてを一冊で完全にカバーする教科書をつくることを夢見ているが、その目標が果たして達成されるのかはわからない。 今は、書き上げた範囲をこうやって公開している。 詳しい内容については目次をご覧いただきたいが、現段階では ■ 論理、集合、そして関数や収束についての基本（2 章） ■ 一変数関数の微分とその応用（3 章） ■ 一変数関数の
お風呂場のパカパカドアが通る面積を計算したら感動的に綺麗だった【美しい回答追記】 - プロクラシスト
こんにちは、ほけきよです！！ みなさんのお家にあるお風呂場で、こんなドアはないでしょうか?? そう、通称『パカパカドア』ですね！！私の家もこのドアです。 ある日、シャワーを浴びている時、このドアをパカパカしていました。全裸で。 すると、このパカパカドア、なかなか複雑な動きをしているな、と気づきました。全裸で。 「これは、求めなければならない…!!」 使命感にかられ、すぐさまお風呂を飛び出して計算に取り掛かりました。 高校数学で解けますが、なかなか色々考えることがたくさんあって難しい問題になってます。 数学に自身のある諸氏はぜひともチャレンジしてみてください。 問題 問題文は以下の通り どんな形になるの？ 解く前に軽いヒントを。 このドア、どんな図形を描くか想像できますか？ せっかくなので今回はアニメーションにしてみました。 これを重ね合わせると、↓のようになります 美しい… こう言うので囲
ざっくり学ぶ可換環論 - arXiv探訪
また動画でも作ろうかと思い立ち、流石に無計画過ぎた前回を反省して事前に準備をしていこうかなと思います。意外に再生されてるので需要はゼロではないはず。題材は可換環論にしようと考えていますが、ゴールの設定はどこにしようか……。個人的な試みとして、イデアル論的な話（内部構造）と加群（ホモロジー代数）的な話（外部表現）を並行して述べたら面白いんじゃないかと考えていて、それを実践してみようという感じです。自分の勉強も兼ねてですが。 現在は7回分の原案が出来ていて、次の投稿から1回分ずつ解説記事を挙げる予定です。動画作りはその後です。動画は例を中心にして、恐らく飛ばすであろう証明は解説記事で行うことで住み分けできると考えています。 0.集合と写像 1.環とイデアル 2.加群 3.素イデアルと整域 4.ネーター加群 5.多項式環 6.自由加群 7.ヒルベルトの基底定理 8.代数と次数付き環 9.斉次イデ
1. フーリエ級数 (やる夫で学ぶディジタル信号処理)
1.1 信号の分解 1.2 フーリエ級数 1.3 フーリエ係数 1.4 積分と総和の交換 1. フーリエ級数 1.1 信号の分解 やる夫 そもそもフーリエ変換の意味がわからんお．数学の試験の前に公式と計算のしかただけは覚えたけど，何をやってるのかさっぱりだお． やらない夫 お前，そこからかよ…．先が長過ぎだろ，常識的に考えて… やる夫 だいたいが「変換」って何を何に変換するんだお． やらない夫 まあ確かにそこは，いきなり「変換」と考えるとわかりにくいかも知らんな．というか，たぶん数学の授業でもちゃんと順を追って説明してくれたと思うんだが…． やる夫 やる夫が真面目に聞いてるわけないお． やらない夫 だろうな．…そう，まずは「変換」じゃなくて「分解」だと考えるのがわかりやすい．信号を複数の成分に分解するのがフーリエ変換だ． やる夫 信号…，分解… やらない夫 ダメか．じゃあ一つずつ片付けてい
Combinations and Permutations
Combinations and Permutations What's the Difference? In English we use the word "combination" loosely, without thinking if the order of things is important. In other words: "My fruit salad is a combination of apples, grapes and bananas" We don't care what order the fruits are in, they could also be "bananas, grapes and apples" or "grapes, apples and bananas", its the same fruit salad. "The combina
初心者用 畳み込み（たたみこみ）解説
理工系の大学や高専で学ぶ皆さんが だいたい20才くらいになると直面する「たたみこみ」。 特に、 電気回路が必修になっているようなところでは 避けて通れないものです。 だのにさっぱりわからず、 ネットで探せば何かないかなと思ったのに、 いきなり 「合成積とは ∫ot f(t-τ) g(τ) dτ 」 とか出てきちゃって嫌になってる皆さん。 嫌になってる理由は、 「やれといわれればやるけれど、 何を表してるのか意味分からない」 とか 「f(t-τ) の t-τ が なんで出てくるのか納得できない」 とかではありませんか。 基本思想を以下に説明するので、今学期 最後のチャンスと思って理解してください。
加法的関数 - Wikipedia
この項目では、加法的数論函数について説明しています。一般の加法を保つ函数については「加法的写像」をご覧ください。 数論における加法的関数（かほうてきかんすう、英: additive function）とは、正の整数 n についての数論的関数 f(n) であって、任意の互いに素な a と b に対し、その積の関数と、それらの関数の和が等しいようなもの、すなわち f(ab) = f(a) + f(b) を満たすようなもののことを言う[1]。加法的関数 f(n) が完全加法的 (completely additive, totally additive) であるとは、すべての（互いに素でない場合も含む）正の整数 a と b に対して f(ab) = f(a) + f(b) が成立することを言う[注釈 1]。f が完全加法的関数であるならば、f(1) = 0 である。 すべての完全加法的関数は加法
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特性関数 (確率論) - Wikipedia
性質[編集] 確率変数の特性関数は、測度が有限な空間上の有界な連続関数の積分であるため、常に存在する。 特性関数は空間全体について一様連続である。 ゼロ付近では根を持たない (φ(0) = 1)。 有界である (|φ(t)| ≤ 1)。 エルミート関数である（φ(−t) = φ(t)）。原点を中心として対称性のある確率変数の特性関数は実数関数であり偶関数である。 累積分布関数と特性関数の間には全単射が存在する。すなわち、2 つの任意の確率変数 X1 と X2 について、次が成り立つ： 確率変数 X に最大 k-次のモーメントがある場合、その特性関数 φX は実数直線全体について k 階連続微分可能である。このとき、次が成り立つ： 特性関数 φX がゼロにおいて k 階の導関数を持つなら、確率変数 X は k が偶数なら最大で k-次のモーメントを持つが、k が奇数なら最大で k − 1-次
ガンマ関数 - Wikipedia
y = Γ(x) のグラフ Γ(x + iy) の絶対値 （グラフ中「Re」は x に相当、「Im」は y に相当） ガンマ関数（ガンマかんすう、英: gamma function）とは、数学において階乗の概念を複素数全体に拡張した（複素階乗ともいう）特殊関数である。一般的に、ガンマ関数は複素数 に対して、関数 で表される。 また、自然数 に対しては、ガンマ関数と の階乗との間では次の関係式が成り立つ： 互いに同値となるいくつかの定義が存在するが、1729年、数学者レオンハルト・オイラーによって無限乗積の形で、最初に導入された[1]。 定義[編集] 実部が正となる複素数 に対して、次の広域積分で定義される複素関数： をガンマ関数と呼ぶ[2]。この積分表示は、アドリアン＝マリ・ルジャンドルの定義にしたがって、第二種オイラー積分とも呼ばれる。元は階乗の一般化としてオイラーが得たもので、 という
ルベーグ積分 - Wikipedia
正値関数の積分は曲線の下部と軸で囲まれた部分（図の青く塗られた部分）の面積と解釈できる。 数学において、一変数の非負値関数の積分は、最も単純な場合には、その関数のグラフと x 軸の間の面積と見なすことができる。ルベーグ積分（ルベーグせきぶん、英: Lebesgue integral）は、積分をより多くの関数へ拡張したものである。ルベーグ積分においては、被積分関数は連続である必要はなく、至るところ不連続でもよいし、関数値として無限大をとることがあってもよい。さらに、関数の定義域も拡張され、測度空間と呼ばれる空間で定義された関数を被積分関数とすることもできる。 数学者は長い間、十分滑らかなグラフを持つ非負値関数、例えば有界閉区間上の連続関数、に対しては、「曲線の下部の面積」を積分と定義できると理解しており、多角形によって領域を近似する手法によってそれを計算した。しかし、より不規則な関数を考える
解析学基礎/二階微分 - Wikibooks
二階微分[編集] 二階微分（second derivative）とは、関数の導関数をさらに微分したもののことです。つまり、の二階微分とは、 のことです。ふつうは のように書きます。肩に乗った2の場所が、上と下で異なることに注意しましょう。あるいは、のような記号に合わせるなら、などと書きます。 二階微分の意味[編集] さて、二階微分はこのように定義されるのですが、ではここで定義した二階微分にはどのような意味があるのか考えてみましょう。 関数の微分には、その関数の変化の割合、あるいは接線の傾きという意味がありました。今度はそれをさらに微分したわけですから、「変化の割合の変化の割合」、「接線の傾きの変化の割合」が求められたことになります。つまり、が大きければそれに従って接線の傾きがどんどん大きくなっていきますし、逆に負であれば接線の傾きは小さくなっていきます。 物理的な視点で見ると、物体の位置を
スターリングの公式
階乗n!というものは、nが大きくなると計算が大変である。 5!=1×2×3×4×5=120 ぐらいなら簡単だが 13!=1×2×3×4×5×6×7×8×9×10×11×12×13=6227020800 あたりになると、かなり大変である。 そこで、階乗の計算を別の式で近似しようというのがスターリングの公式というものである。 これは あるいは とあらわされる。 定積分がうまくできない場合、積分がグラフ上の面積を求めることであることから、積分領域を長方形に分割して近似的に計算してしまう方法がある。（参考：Excelで積分する） この上の赤い部分の面積を計算する代わりに、下のように分割した長方形の面積を求める。 これと逆の発想で、長方形の面積の合計を積分で表すことを考える。 20!を求めてみよう。 いきなり20!を求めるのではなく、ちょっと工夫してloge20!を求めてみる。 l
多様体 - Wikipedia
出典は列挙するだけでなく、脚注などを用いてどの記述の情報源であるかを明記してください。記事の信頼性向上にご協力をお願いいたします。（2015年11月） 好きなところに座標を描ける多様体 多様体（たようたい、英: manifold, 独: Mannigfaltigkeit）とは、解析学（微分積分学、複素解析）を展開するために必要な構造を備えた空間のことである（ただし位相多様体においてはその限りではない。ただ、単に多様体と言った場合、可微分多様体か複素多様体のことを指す場合が多い）。それは局所的にユークリッド空間と見なせるような図形や空間（位相空間）として定義される。多様体上には好きなところに局所的に座標を描き込むことができる。 直感的な説明[編集] 地球の地図 多様体に座標を描くという作業は地球上の地図を作る作業に似ている。地図の上の点は地球上の点に対応し、さらに地面には描かれていない緯線や
ベクトル解析 - [物理のかぎしっぽ]
ベクトル代数1 † もう一度ベクトル1（やっさん著） もう一度ベクトル2（ベクトルの読み書きそろばん）（やっさん著） もう一度ベクトル3（幾何と代数の通訳）（やっさん著） ベクトル方程式（やっさん著） ベクトルの回転（Joh著） 続・ベクトルの回転（クロメル著） 続々・ベクトルの回転(クロメル著) 続々々・ベクトルの回転(クロメル著) 続×４ベクトルの回転(クロメル著) 四次元空間中のベクトルの回転(クロメル著) ベクトルの基底の変換(クロメル著) 軸性ベクトルと極性ベクトル（Joh著） 三重積（Joh著） ベクトルの割り算（Joh著） 球面三角形の角度（Joh著） 七次元の外積（Joh著） ガウスの定理は本当に常に成り立っているの？（クロメル著） ↑ ベクトル代数2 † ベクトルことはじめ（Joh著） 基底の座標変換（Joh著） 共変ベクトルと反変ベクトル（Joh著） 双対基底（Joh著
行列の階数 - Wikipedia
この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。出典を追加して記事の信頼性向上にご協力ください。（このテンプレートの使い方） 出典検索?: "行列の階数" – ニュース · 書籍 · スカラー · CiNii · J-STAGE · NDL · dlib.jp · ジャパンサーチ · TWL（2017年7月） 線型代数学における行列の階数（かいすう、rank; ランク）は、行列の最も基本的な特性数 (characteristic) の一つで、その行列が表す線型方程式系および線型変換がどのくらい「非退化」であるかを示すものである。行列の階数を定義する方法は同値なものがいくつもある。 例えば、行列 A の階数 rank(A)（あるいは rk(A) または丸括弧を落として rank A）は、A の列空間（列ベクトルの張るベクトル空間）の次元[1]に等しく、また A の行空間
フーリエ変換の本質
工学系の大学生なら、２回生ぐらいで習うフーリエ変換。フーリエ級数やらフーリエ展開やらの式だけ覚えさせられて、フーリエ変換の意味を理解してない人が多いようです。 そこで、フーリエ変換とは何か？をサクっと説明してみましょう。 全ての信号は、上図のようにsin波の足しあわせで表現することが出来ます。 具体的には、周波数が1のsinxと周波数が2のsin2xと周波数が3のsin3xと・・・周波数がnのsinnxを足し合わせることで、あらゆる信号を表現することが出来るのです。 しかし、ただ単にy=sinx+sin2x+sin3x+・・・としたのでは1種類の信号しか表現できません。そこで、各周波数の振幅を変化させることで、あらゆる信号を表現するのです。 上記の信号の場合、y=4*sinx+0.5*sin2x+2*sin3x+sin4xと表現できます。 さて、先程の図を用いて、周波数を横軸に、振幅の大き
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目次 (やる夫で学ぶディジタル信号処理)
まさかのNP困難？「九九って36種類しか数がないの不思議だよな」から始まる数学談義
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