過去の体験学習
年度 | 2019年度 |
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日付 | 2019年8月9日(金) |
概要 |
「オイラーの公式とトポロジー」 丹下 基生 先生
$$V - E + F = 2$$
9:30 受付開始 |
年度 | 平成30年度 |
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日付 | 2018年8月10日(金) |
概要 |
「整数に関する有名な問題」 金子 元 先生
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年度 | 平成29年度 |
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日付 | 2017年8月7日(月) |
概要 |
「無限を数える」 竹内耕太 先生
この体験学習では、ものを数えるということを一から考え直すことによって無限個の対象を扱う方法に触れ、その不思議を実感してもらいたいと思います。無限を自由に想像できるようになったときあなたの見えている世界はもっと奇妙で豊かなものになるでしょう。
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年度 | 平成28年度 |
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日付 | 2016年8月12日(金) |
概要 |
「宇宙の形と結び目の不思議」 石井 敦 先生 そんな日常にあふれた結び目は、数学で研究されています。これまでに学んできた数学からは、結び目がどうして数学と関係するのか、想像できないかもしれません。
一見、複雑に見える結び目でも、ほどけていることがあります。(ひもの両端を強く引っ張ると、ほどける結び目を作ったことはありませんか?)止め結びは、ひもで輪を作り、その輪の中にひもの片端を通すことで得られる結び目です。文章で書くと難しく感じますが、みなさん一度は作ったことがある簡単な結び目です。止め結びは、ひもの両端をどんなに強く引っ張ってもほどけません。
二つの結び目が与えられたとき、その二つの結び目が同じ結び目かどうか、どうやって判定したらいいでしょう?
ほどこうと1時間頑張って、ほどけなかったからと言って、本当にほどけない結び目でしょうか?もしかしたら、もう1時間頑張ったら、ほどけるかもしれません。でも本当に、ほどけない結び目だったら何時間頑張ってもほどけません。
数学では、結び目を理論的に扱うことができ、この無限に時間の掛かってしまう問題を回避することができます。結び目理論では代数、幾何、解析、何でも使います。様々な切り口からの研究が結び目理論を豊かにしています。
結ぶという現象のあるところ、結び目理論があります。
宇宙の形が結び目によって表されるということは驚きでしょうか?最近は、DNAやたんぱく質の性質と結び目との関係が研究されています。作用素環論という全く別の理論から結び目の不変量を構成したジョーンズはフィールズ賞を受賞しました。
今回の体験学習では、結び目理論の初歩に触れることで、高校までの数学からは想像の難しい、受験数学から解き放たれた自由な数学を体験することができればと思います。
プログラム
9:30 受付開始
10:00~11:30 講義と演習
11:30~13:00 昼食・昼休み (班ごとにお弁当を食べました。)
13:00~14:30 講義と演習
14:40~15:50 懇談会・修了セレモニー(修了証をお渡ししました。)
16:00~17:00 筑波大学中央図書館見学・学内散策
体験学習当日の様子: 参加者達はまず受付で一本の紐と,結び目の絵が描かれた紙を配布され,同じ結び目が描かれている席を自分で探すところから始まりました. 今回の体験授業の内容は結び目理論の入門講義です.数学でいう結び目とは,一本の紐を絡ませて両端をつなげたもので,ぐねぐねと変形させて同じ形になるものは全て同じ結び目とみなします.
午前中の内容は配布された紐を指定された形に変形してみたり,絵を描いて考えたりと,実際に手を動かして考える課題が与えられました.生徒達は中学校や高校では習わない「トポロジー」の考え方に苦戦しながらも,グループで相談して問題を解こうと奮闘していました. 午後は多項式不変量を用いて結び目を区別する内容に入りました.ある2つの結び目が同じ結び目であることを示すには実際に変形できることを確かめればいいわけですが,異なる結び目で あることを示すには,「いくら頑張っても変形できない」というだけでは不十分です.そこで今回は結び目をあるルールに従って多項式で表し,その多項式を比べることで異なる結び目かどうかを判定しました.見たこともない数式に最初は皆さん面食らっている様子でしたが,TAの方を含め,周りと相談して取り組むことで解決できていました. 普段学校で習うような数学とは一味違う数学に触れ,数学とはいかに自由で楽しいものなのかを実感できる体験学習だったのではないかと思います. |
年度 | 平成27年度 |
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日付 | 2015年8月7日 |
概要 |
「図形の合同についての再考」 相山玲子 先生 高校生の皆さんは,小学校・中学校の算数・数学において,合同な図形の定義や性質を学んできていることと思います。2つの「図形」が『合同』であるとは,一方の図形を「移動」させて他方に重ね合わせることができる場合でした。この「平面図形」の『合同』の定義において,「移動」とは「平行移動」「回転移動」「対称移動」およびその組み合わせで「平面図形」を動かすことでした。では,なぜこの3つの「移動」を考えればよいのでしょうか? 1つの答えとしては, ”「長さ」を変えない動かし方”はこの3種類で表せるという理由が挙げられます。皆さんがこれまでに勉強してきた「図形」の話は,ほぼ,”「長さ」を変えない動かし方で重ね合わせられる「図形」は同じもの(『合同』)であるとする「幾何学」”です。”いくつもの図形の中から『合同』なものを選びなさい” という問題は, ”『合同』な図形は同じ仲間として, 与えられた図形を分類しなさい”という「幾何学」の問題だということができます。 しかし,実は「幾何学」は対象とする「図形」や「移動」のルールを変えることによって色々な種類があるのです!例えば,「平面図形」の「移動」を,先の3つの操作に「縮小拡大」をつけ加えたものとすると,前述の『合同』の定義は『相似』の定義だと読みかえることができ,”『相似』な図形は同じ仲間とする「幾何学」”が考えられることになります。(ここまでは,ユークリッド幾何とよばれる最も古典的な幾何学です。) 今回の体験学習では,「図形」を「(平面内の)点の集合」として考え,「移動」のルールを拡張あるいは変更して得られる「幾何学」(非ユークリッド幾何,位相幾何・・・) も紹介して,その変更された「移動」の操作も体験してもらいながら,「幾何学」の雰囲気を感じてもらいたいと思います。 昼休みの座談会 「カレーを片手に集って”微積分学成立前夜の微積分学”について語る。」 座談会講師: 西村 泰一 講師 昨年度の体験学習で皆さんに講義をした西村が17,18 世紀の微積分学と19 世紀以降の微積分学(高校の教科書は19 世紀以降のやり方に依拠して書かれています)の違いについてお話しします。また、参加される皆様には ”微積分学序説 - 数学に悟りをもとめて- ”という冊子を無料で差し上げます。 |