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ニュートン別冊 虚数とは何か(2024年11月11日発売)

ニュートン別冊

虚数とは何か

 

2乗するとマイナスになる!
現代科学に不可欠な数


【お詫びと訂正】正誤表

虚数とは何か
 

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ISBN978-4-315-52865-7
A4変型判/オールカラー/176 ページ
発行年月日:2024/11/30
定価:1980 円(税込)

 

 

 かつて,フランスの数学者デカルトが,その存在を認めず「想像上の数」とよんだ奇妙な数,それが「虚数」です。プラスの数もマイナスの数も,普通の数は2乗する(2回かける)と必ずプラスになるはずです。ところが虚数は「2乗するとマイナスになる」のです。存在が認められるまでに長い時間がかかった虚数も,現代では高校でも学ばれる重要な概念です。
 虚数と実数を足しあわせた「複素数」は,数学だけでなく,自然界を解き明かす物理学でも重要な役割を果たしています。また,複素数を拡張した「四元数」は,CGや3Dゲーム開発でよく使われます。
 本書は,虚数についてくわしく解説するとともに,虚数にいたるまでの人類と数の歴史も紹介しています。虚数の不思議な世界を,ぜひお楽しみください。

 

CONTENTS

  • 1 数の歴史 人類が虚数と出会うまで
    イントロダクション
    自然数
    ゼロ
    負の数
    負の数のかけ算
    有理数
    無理数
    実数
    Column 1 2が無理数であることの証明
    Column 2 2を分数であらわす方法─連分数
    Topics 実数の完成と無限の概念
     
    2 虚数とは何か

    【試し読み】

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    虚数のはじまり
    カルダノの“解けない問題”
    “解けない問題”の答え
    Column 3 ギャンブル好きで確率論の発展にも寄与したカルダノ
    3次方程式と虚数
    虚数とオイラー
    虚数とガウス
    虚数が市民権を得るまで
    Column 4 「2次方程式」には,実数では答えが出せないものがある
    Newton Special Dialogue 虚数を語る
     
    3 図を見てわかる複素数

    【試し読み】

    newtonB_202411_No2-2.jpg

    複素数のあらわし方
    複素数の足し算
    複素数のかけ算 ①〜②
    複素数の極形式
    Q&A 1 複素平面はなぜ「ガウス平面」とよばれる?
    Q&A 2 虚数に大小はある?
    虚数で解く不思議なパズル ①〜②
    Column 5 「カルダノの問題」を複素平面で確かめてみよう
    Column 6 「マイナス×マイナス=マイナス」の世界とは?
    複素平面と幾何学
    Column 7 複素平面の反転と無限遠点
    マンデルブロ集合
    代数学の基本定理
    Topics 「代数学の基本定理」の証明
    四元数
    Q&A 3 -1の4乗根,8乗根,16乗根は?
    Column 8 複素数ニュートン法によるフラクタル
    Column 9 CG,3Dゲームの開発にも欠かせない四元数
    Topics 黄金比と正五角形と複素数
     
  • 4 “世界一美しい” オイラーの等式
    オイラーの等式とは?
    ネイピア数e
    虚数i
    円周率π
    三角関数
    オイラーの等式への道のり ①〜③
    オイラーの公式の恩恵
    虚数乗の計算
    Column 10 近代数学の基礎を築いた天才数学者オイラー
     
    5 物理学に秘められた虚数
    電気回路と虚数
    航空機と虚数
    光・天体と虚数
    4次元時空と虚数 ①〜②
    未知の粒子と虚数
    量子力学と虚数 ①〜③
    Q&A 4 実在しない虚数が,なぜ自然界にかかわる?
    Topics 量子力学と複素数
    Topics 小林・益川理論と虚数
     
    6 虚数と整数論の深い関係

    【試し読み】

    newtonB_202411_No2-3.jpg

    ガウス素数
    平方数和の定理
    リーマンの明示公式
    虚数の積分を用いた証明
    Column 11 チェビシェフのかたより
     

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