文系のためのめっちゃやさしい 虚数


東京大学の先生伝授

文系のためのめっちゃやさしい

虚数

数学が苦手なわたしでも、どんどん楽しく読めちゃう!

文系のためのめっちゃやさしい 虚数
 
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ISBN 978-4-315-52418-5
A5判/2色刷/304ページ
発行日:2021年7月25日
定価1650円(税込)

 

 「2乗するとマイナスになる数」。それが虚数です。中学校までに習う“普通の数”の中には,そのような数はどこにも見当たりません。しかしそんな“本来存在しないはずの数”が,現代文明や科学に大きな発展をもたらしてきました。たとえば,ミクロな世界を解き明かす「量子力学」という物理学の分野では,虚数の計算が欠かせません。さらに,私たちがくらす宇宙では,誕生時に「虚数時間」というものが流れていた,という理論も提案されています。
 本書では,虚数について,生徒と先生の対話を通してやさしく解説します。虚数の不思議さ・面白さに,本書を通して触れてみてください。

 

CONTENTS

  • 0時間目:虚数って何?

    STEP1. これが虚数だ!
    虚数とは,「2乗するとマイナスになる数」 !

     
    1時間目:虚数への道のり

    STEP1. 虚数以前に生まれたさまざまな数
    人類は新しい数の概念を発見してきた
    古代文明で「数字」が生まれた
    分数を使って,整数の間の数をあらわせるようになった
    分数は,小数でもあらわすことができる!
    どうやっても分数ではあらわせない「無理数」がみつかった
    古代メソポタミアの粘土板に刻まれた √̅2
    ゼロは,なかなか受け入れられなかった
    人類はマイナスの数をなかなかイメージできなかった
    数の探求の旅を数直線で見てみよう !

    STEP2. 虚数の誕生
    4000年の歴史をもつ2次方程式
    2乗してマイナスになる数があれば,カルダノの問題に答が出せる !
    解の公式を使って,カルダノの問題を解いてみよう !
    16世紀の 「数学試合」
    虚数はなかなか受け入れられなかった
    ひるむことなく虚数を探求したオイラー
    虚数を使った問題に挑戦 !
    偉人伝① 虚数の概念を用いた,ジローラモ・カルダノ
    

     
     
     
     
  • 2時間目:虚数と複素数を計算してみよう!

    STEP1. 虚数を数の平面であらわそう!
    マイナスの数は,数直線で可視化できる
    ヴェッセルは,虚数をあらわす方法をひらめいた
    実数と虚数が足し合わされた新しい数の概念が誕生
    複素数と虚数は何がちがう?
    虚数に大小はある?
    複素数の足し算・引き算・かけ算・割り算に挑戦 !

    STEP2. 回転すれば,かけ算ができる!
    実数の足し算・引き算を,矢印で考えよう
    複素数の足し算を,矢印で考えよう
    マイナス1のかけ算は,180°の回転
    虚数単位 i のかけ算は,90°の回転
    複素数に i をかけても,やっぱり90°回転する
    複素数どうしをかけ算すると,回転と拡大がおきる
    北斗七星に複素数をかけ算 !
    カルダノの問題を複素平面で確認しよう
    複素平面に正多角形をえがく魔法の数式
    数の旅は,虚数が終着駅
    複素平面を使って,お宝探しをしよう
    

     
    3時間目:現代科学と虚数
    STEP1. 世界一美しいオイラーの等式
    指数関数と三角関数を結びつけるオイラーの公式
    世界一美しいオイラーの等式
    波の解析にオイラーの公式が欠かせない
    複素数を三角関数であらわす極形式
    オイラーの公式と極形式を使ってみよう !
    偉人伝② 数学者の王者,レオンハルト・オイラー

    STEP2. 物理学には虚数が欠かせない
    i が登場する物理学の世界
    i が登場する量子力学の世界
    虚数を使えば,4次元時空でピタゴラスの定理がなりたつ
    超光速粒子タキオンの質量は虚数
    宇宙のはじまりには,虚数が登場する!?
    偉人伝③ 量子力学を築いた,エルヴィン・シュレディンガー
     

        


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