東京大学の先生伝授
文系のためのめっちゃやさしい
「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。
STEP1. これが虚数だ! 虚数とは,「2乗するとマイナスになる数」 !
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
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
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