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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

紙版

内容紹介

 「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。

目次

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

ISBN:9784315524185
出版社:ニュートンプレス
判型:A5
ページ数:304ページ
定価:1500円(本体)
発行年月日:2021年07月
発売日:2021年07月05日
国際分類コード【Thema(シーマ)】 1:PDZ
国際分類コード【Thema(シーマ)】 2:PBF