女の人のところへ来たドラえもん

21歳の女の人と43歳の男の人が意気投合し、社会の矛盾に科学的に挑戦していく過程です。                    ブログの先頭に戻るには、表題のロゴをクリックして下さい。                                   数式の変形。必ずひと言、添えてよ。それを守ってくれたら、今後も数学に付き合ってあげる。

1から始める数学(自然数から整数)のまとめ

 現在2023年11月26日20時45分である。読む必要のないものまで書いてあったので、削除する。(この投稿は、ほぼ3965文字)

 ー定理の番号を参照するためのものですー


 注.

 『1から始める麻友と私の算数・数学』というまとめ記事が、『1から始める数学』というブログで進んでいるので、

foundations.hatenablog.com

この要約は、いらなくなった。30000字分は、削除する。定理の番号を私が参照するために、番号順の要約自体は残す。



 現在2019年4月27日9時45分である。

 ブログは系統的に書くのが難しいので、話題毎に、そこで説明した定義や公理や定理を、まとめた記事を、書くことにした。

 まず、『1から始める数学』から。


 定義 1

 上の、

『1個と言ったり、一つと言ったり、一組と言ったり、ややこしいけど、麻友さんには、どれも同じように、個数が1つのものを表す言葉だと分かるだろう。』

という文章で使った、

『個数が1つのもの』

という言葉の、

『個数が1つ』

という抽象的概念を、

{1}

と、表す。

 通常は、これを、『いち』と読む。

 定義 1 終わり





 定義 2

 新しく、『{+}』という記号を導入する。

 これを、普通、『たす』とか、『プラス』と読む。

 使い方は、後で別に定める。

 定義 2 終わり



 定義 3

 定義 1で、定義してある、『{1}』(いち)と、

 定義 2で、定義してある、『{+}』(たす)とを用いて、

{1+1}』という記号の列を作ることを許す。

 『{1+1}』を、通常『いち、たす、いち』と、読む。

 『{1+1}』が、何を表しているかは、後で別に定める。

 定義 3 終わり



 定義 4

 新しく、『{=}』という記号を導入する。

 これを、普通、『イコール』とか、『~は、…』と読む。

 使い方は、後で別に定める。

 定義 4 終わり



「ちょっと!使い方は、後で定めるとかすると、またつけ込まれるわよ。」

 そうだね。

 じゃあ、その部分を補強しよう。



 定義 5

 記号、

{1}

は、自然数であると定める。

 定義 5 終わり




 定義 6

 記号、

{1+1}

は、自然数であると定める。

 定義 6 終わり



 <模様として同じなら、記号『{=}』で結ぶことを許す。>



 定義 7

 自然数が2つある時、その2つが、模様として同じなら、記号『{=}』で結ぶことを許す。

 つまり、自然数{A}と、{B}が、記号の並びとして同じなら、

{A=B}

と書けると定義するのである。

 定義 7 終わり




 定義 8

 新しく、『{2}』という記号を導入する。

 これを、普通、『に』と読む。

 使い方は、後で別に定める。

 定義 8 終わり




 定義 9

 記号『{2}』を、『{1+1}』の省略記号であると定める。

 これにより、『{2}』と書いてあったら、本来そこには、『{1+1}』と書いてあるのだと、思うわけである。

 定義 9 終わり




 定理 10

{1+1 \neq 1}

 すなわち、

{2 \neq 1}

が、成り立つ。

 証明

{=}』の定義より。

 証明終わり


 ただし、


 定義 11

 新しく、『{\neq}』という記号を導入する。

 これを、普通、『等しくない』と読む。

 『{=}』が、成り立たない時、この記号に、置き換える。

 定義 11 終わり




 定義 12

 {A}{B}が、すでに自然数だと分かっているとする。

 この時、{+}の記号を用いて、

{A+B}

と書かれる記号の列は、自然数である。

 定義 12 終わり




 定義 13

 {A}{B}自然数であるとき、定義 12 により、

{A+B}

は、自然数である。

 この、{A}{B}に、{A+B}を対応させる操作を、

『エイ、たす、ビー』

という。

『エイ、と、ビー、の足し算』

とも言う。

 定義 13 終わり




 定理 14

 任意の自然数{A}{B}について、

{A+B=B+A}

が、成立する。

 証明

 {A+B=B+A}ということは、等号の左辺と右辺の模様が同じということだった。

 この場合、並んでいる{1}の数が、等しいということだ。

 {A}に並んでいる{1}の数と{B}に並んでいる{1}の数は、順番を入れ換えても、変化しないはずである。

 だから、{A+B}{1}の数と{B+A}{1}の数は、等しいはずである。

 よって、{A+B=B+A}が、証明された。

 証明終わり




 定義 15

 {A}{B}を、自然数とする。

 このとき、{A+C=B}となる、自然数{C}が、ある時、

{A < B}(エイ、しょうなり、ビー、と読む。)

と書くことに、定める。

 また、{A=B+C}となる、自然数{C}が、ある時、

{A > B}(エイ、だいなり、ビー、と読む。)

と書くことに定める。

 定義 15 終わり




 定義 16

 ある定義が、矛盾なくきちんと定義できていることを、

『ウェルデファインド{(\mathrm{well-defined})}である。』

と言う。

 定義 16 終わり




 定理 17

 自然数{A}{B}について、

{A < B}{A=B}{A > B}の3つのうち、1つそして1つのみが、成り立つ。

 証明

1){A=B}が、成り立つ時、自然数{C}を持ってきて、{A+C}とすれば、{A+C=B}ではなくなるし、また、{B+C}とすれば、やはり{A=B+C}ではなくなるので、{A=B}のときは、{A < B}{A > B}は、成り立たない。

2){A=B}でない時。

私達の自然数は、{1}を並べたものに限られるので、左辺か右辺のどちらかが、{1}が多いのである。

2)-1)右辺の方が、多かったとしよう。この場合、足りない数だけの{1}を、用意し、{+}でつなぎ合わせて、自然数{C}を作ると、{A+C=B}となる。この時、{A < B}である。

 ところで、この場合、{A}より{B}の方が、{1}の数が多いので、{A=B+C}とは、ならない。

 従って、この時、{A > B}とは、ならない。

2)-2)左辺の方が、多かったとしよう。この場合、2)-1)の議論と同じようにして、{A > B}が、証明される。

 そして、この時、{A < B}とは、ならない。

3)以上により、すべての場合がつくされていて、どの2つも重ならないことが証明された。

 証明終わり




 
 ブログ本文で、番号を付けた、定義、公理、定理、は、以上であるが、主に最後の『1から始める数学(その15)』において、整数を作るために、多くの定義を導入している。

 明文化したいが、まだ、できていない。

 以下に、『1から始める数学』~『1から始める数学(その15)』の本文のうち、当時アイドルだった渡辺麻友さんとの数学に関係ない話題を、ほとんど削除した、要約を添付する。

 文字数にして、約30,000文字(30ページくらい)である。(このまとめの記事全体は、36,400文字くらいある)



 注.

 『1から始める麻友と私の算数・数学』というまとめ記事が、『1から始める数学』というブログで進んでいるので、

foundations.hatenablog.com

この要約は、いらなくなった。30000字分は、削除する。

 ひとまず、今日は、ここまで。

 現在2019年4月27日22時51分である。おしまい。


 現在2023年11月26日20時40分である。4000文字くらいに減った。今まで、ごめんなさい。