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初等中等教育に関する雑談です。
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〔第2章〕の復習

2019-10-31 14:53:40 | 備忘録

{〔第2章〕の復習} @https://blog.goo.ne.jp/blogmura-yy/e/5074043f1c478910b07f63fc6161085a

/21772+[%62T9](: 確認中; 灰色: 確認済)


%0:〔第2章〕の復習

`{ピークの定理(11)`}の【原稿(予習)・補足(復習)】です./*[%1B]にコピーして要約*/

・パラグラフID「%6」は`{ピークの定理()`}では使わない.
・「%612:〔問1.2〕」【p.】/*オプション:〔問1.2〕は目次から探しにくい*/

%62:〔第2章のルート〕
`▼
次に,第2章「群」へと進みます。
正三角形の二面体群,立方体の正多面体群という具体的な群の例を通して,
群についての重要な概念である剰余群,正規部分群を解説していきます。
本書の特色の一つは,数学の概念を可視化していることですが,
この章を読めば群を手にとるように実感することができるでしょう。
しかも,この2つの例は3次方程式,4次方程式が根号で解けることの証明の伏線になっているのです。
群の章の後半は,あみだくじの群を扱います。
数式(群の演算)を示すときは,図版での説明も入れましたから,
演算を図上で確かめることができ読みやすくなっています。
後半の目標定理は,「5本以上のあみだくじの群が可解群でない」という定理です。
ここは,交換子群という概念を用意すると,
数学的にはすっきりと証明することもできますが,なぜ4次以下と5次以上に決定的な違いがあるのかが,
具体的に分かるようにあみだくじを使って証明してみました。ここも巻き道をとったところです。

`▲[%102].[%104]から引用./*〔第1章のルート〕も立ち読み可.*/
 
%621:§2.1〕/*二面体群*/での追加
・「%621」はページ番号のようなもの〔§2.1〕に着目.
`▼
%62P1:〔問2.1〕(98)
%62T1:〔定理2.1〕(101)/*「g」による入れ替え*/
%62T2:〔定理2.2〕(102)/*「g」が部分群に作用*/
%62D1:〔定義2.1〕(103)/*二面体群*/

`▲灰色
 
%62P1S1:問2.1〕(98)
`▼
(0)「_xyz空間」内にある「_xy平面」上の三角形を「A」とする.
(1)「A」を「z軸」周りに「120°回転」した図形を「σA」,「y軸」周りに「180°回転」した
  図形を「τA」で表す./*「「y軸」に関して「対称移動」しても「τ^{2} = e」*/
(3)「恒等作用素★」を「e」とすると「σ^{3} = τ^{2} = e」だから「<σ,τ>」は有限群
  /*「作用素列内の「σ」や「σ」をこれらの「逆元」で消去できる*/
(4)「σ」と「τ」の演算表は〔p.99〕のようになり,「結合法則」が成立する.
(5)「`T_{3}={e, σ, σ^{2}, τ, (τσ), (τσ^{2})}」を正三角形の二面体群という.
(6)〔問1.5〕の巡回群「`C_{6}」は演算表が対角線に対して対称なので可換.  /*「`T_{3}」は非可換*/
(7)「`C_{6}」,「`T_{3}」ともに演算表のどの行,どの列にも群の元がちょうど1回ずつ出てくる.

`▲
 
%62T1:定理2.1〕(101)/*「g」による入れ替え*/
`▼
(0)「`G = {g_{1}, g_{2}, … , g_{n}}」を群,「g ∈ `G」とする
(1)「g ・ `G = {g ・ g_{1},  g ・ g_{2},  … ,  g・ g_{n}}」と定めると「g * G = G」
(2)「`G ・ g = {g_{1} ・ g,  g_{2} ・ g, … , g_{n} ・ g}」と定めると「`G ・ g = `G」
(3)「`G」の部分群「`H」の任意の元「h」についても「h ・ `H = `H = `H ・ h」
(4)「`Ord(`G) = n」で「g ・ `G」「`G ・ g」の中に等しいものがないので「g ・ `G = `G = `G ・ g」

`▲「*」を「・」に変更
`▲演算子がないと分かり難いので【慣用記法に反して】「・」を挿入
 
%62T2:定理2.2〕(102)/*剰余類*/`▼
(0)「`H」を「`G」の部分群とすると「Δ(|G| / |H|) = 0」
(1)「g * `G」を左剰余類,「`G * g」を右剰余類という.【[%62T1]】

`▲[%421T1]の独善的記法を踏襲.
 
%62D1:定義2.1〕(103)/*二面体群*/
`▼
(1)「`xy平面」上の単位円に内接する「正n角形」を「A」とする.
(2)「z軸」を中心に「A」を左回りに「(360°/ n)回転」した図形を「σA」で表す.
(3)「y軸」を中心に「A」を左回りに「180°回転」した図形を「τA」で表す.
  /*「「y軸」に関して「対称移動」しても「τ^{2} = e」*/
(4)上記の「σ」と「τ」で生成される群を「`D_{n}」と書く.
(5)「σ^{n} = τ^{2} = e」だから「`D_{n}」は有限群.
(6)「`D_{n}」は非可換/*「σ^{k}」だけでは「表裏」不変:【[%62D1](1)】*/
(7)「(σ^{n} = e)∧(τ^{2} = e)∧((τσ)=σ^{n - 1}τ)」とすると
  「`D_{n} = <σ,τ> = {e,σ, … ,σ^{n - 1},τ,(τσ),… , (τσ^{n - 1})}」
(8)「`Ord(`D_{n}) = 2 * n」

`▲
 
%622:§2.2〕/*一般の剰余群*/での追加
`▼
%62T3:〔定理2.3〕(110)/*剰余類*/
%62T4:〔定理2.4〕(112)/*ラグランジュの定理*/
%62P2:〔問2.2〕(113)
%62T5:〔定理2.5〕(114)/*位数乗は単位元*/
%62T6:〔定理2.6〕(115)/*フェルマーの小定理,オイラーの定理*/
%62T7:〔定理2.7〕(115)/*剰余類の単位元*/

`▲
 
%62D1S1:〔pp.104-109〕の説明の要約
`▼
(1)「Δ(K1' / 5) + Δ(K2' / 5) = Δ((K1' + K2') / 5)」./*加法に関して閉じている*/
(2)「Δ(K1' / 5) + Δ((- K1') / 5) = 0」./*加法の逆元*/
(3)「Δ(3 / 5) + Δ((- K1') / 5)' = {Δ((3 + K') / 5); K' ∈`Z}」
(4)「`Δ(K' / 5)'」の任意の元「Δ(K1' / 5)」に対して
 「Δ(K1' / 5) * Δ((K2') / 5)' = Δ(5 / 5)」となる「K2'」(K2' ∈ `Z)が存在する
  /*「Δ((K1' * K2') / 5) = Δ(5 / 5)」,「φ(Δ(5 / 5)) = W`(5 / 5) = cos(360°)」*/
(5)「K1' ≠ K2'」ならば「`Δ(K2' / 5)' ∩`Δ(K2' / 5)'」は空集合.
(6)「2 + `Δ(K' / 5)' = {2} ∪ `Δ(K' / 5)'」
(7)「`Δ(K' / 5)'」(K' ∈`Z)は「Δ(K' / 5) = 0」である整数【「5」の倍数】の集合

`▲「スペースの挿入」が未更新./*些細な修正は止めて校正した原稿を直接[%11]に貼り付けます*/
 
%62D1M1:「W`(K' / M)」による補足▼
(0)「_xy平面」上の正三角形の頂点を「{`W(1 / 3),`W(2 / 3),`W(3 / 3)}」とする.
(1)[%62D1](2)の操作「σ」で頂点「`W(K' / 3)」は「`W((K' + 1) / 3)」に移動する.
  /*「`W(K1' / 3) * `W(K2' / 3) = `W((K1' + K2') / 3)」「`W(3 / 3) = 1」*/
(2)「A」の頂点を「{`W(4 / 12), `W(8 / 12), `W(12 / 12),}」にすると「σ」で細かく
  回転できる./*「(σ^{K})A」で「y軸」が対称軸になるように「A」を回転できる*/
(3)「A」の頂点を「{`W(4 / 12), `W(8 / 12), `W(12 / 12),}」にすると「σ」で細かく
  回転できる./*(σ^{3})A」で「y軸」が対称軸になる:「360°/ 12 = 30°」*/
--------------------------------------------------
  W`( 3 / 12)=W`( 90°/ 360°)
  W`( 7 / 12)=W`(210°/ 360°)
  W`(11 / 12)=W`(330°/ 360°)
--------------------------------------------------
(4)正三角形では考えにくいので正五角形で例示する/*「360°/ 5 = 72°」*/.
--------------------------------------------------
  W`(1 / 5)=W`( 72°/ 360°)
  W`(2 / 5)=W`(144°/ 360°)
  W`(3 / 5)=W`(216°/ 360°)
  W`(4 / 5)=W`(288°/ 360°)
  W`(5 / 5)=W`(360°/ 360°)
--------------------------------------------------
(5)「W`(2 / 5) + W`(4 / 5) = W`(2 / 5)+W`((5-2) / 5) = W`(5 / 5) = cos(360°)」
  「W`(3 / 5)」は「W`(2 / 5」の【虐待されていた】加法の逆元. 
  /*「W`(2 / 5) + W`(3 / 5)」は「Δ(2 / 5) + Δ((- 2) / 5)」に対応*/
(6)「(5)」の「W`(3 / 5)」は原著の「x軸」の下側にある「Δ(K'/5)'」の元

`▲「W`(K' / M)」の定義は【[%515P6M1](6).[%1A★]】
 
%62D1S2:二面体群「`D_{3}」の剰余類
`▼
--------------------------------------------------------------------------------
(0)「`D_{3} = {e, σ, σ^{2}, τ, (τσ), (τσ^{2})}」の任意の元を「α」とし,
  「α」を含む「<σ, τ>」の集合を「λ(α)」と表記./*原著の上線付き集合*/.
(1)原著の「σ」は回転の作用素,「τ」は折り返しの作用素.
(2)〔pp.107〕の表から「αλ(α) = τ」となる対「(α, λ(α))」は
  「{(α, α), (σ, τσ), (σ^{2}, τσ^{2}), (τ, e), (τσ, σ^{2}), (τσ^{2}, σ)}」
  /* 任意の「α」に対して逆元「α^{- 1} = λ(α)」が存在 */
(3)
--------------------------------------------------------------------------------
`▲背景色はオプション
 
%622:§2.2〕/*一般の剰余群*/での追加
`▼
%62T3:〔定理2.3〕(110)/*剰余類*/
%62T4:〔定理2.4〕(112)/*ラグランジュの定理*/
%62P2:〔問2.2〕(113)
%62T5:〔定理2.5〕(114)/*位数乗は単位元*/
%62T6:〔定理2.6〕(115)/*フェルマーの小定理,オイラーの定理*/
%62T7:〔定理2.7〕(115)/*剰余類の単位元*/

`▲
 
%62D1M1:「W`(K' / M)」による補足
`▼
(0)「_xy平面」上の正三角形の頂点を「{`W(1 / 3),`W(2 / 3),`W(3 / 3)}」とする.
(1)[%62D1](2)の操作「σ」で頂点「`W(K' / 3)」は「`W((K' + 1) / 3)」に移動する.
  /*「`W(K1' / 3) * `W(K2' / 3) = `W((K1' + K2') / 3)」「`W(3 / 3) = 1」*/
(2)「A」の頂点を「{`W(4 / 12), `W(8 / 12), `W(12 / 12),}」にすると「σ」で細かく
  回転できる./*「(σ^{K})A」で「y軸」が対称軸になるように「A」を回転できる*/
(3)「A」の頂点を「{`W(4 / 12), `W(8 / 12), `W(12 / 12),}」にすると「σ」で細かく
  回転できる./*(σ^{3})A」で「y軸」が対称軸になる:「360°/ 12 = 30°」*/
--------------------------------------------------
  W`( 3 / 12)=W`( 90°/ 360°)
  W`( 7 / 12)=W`(210°/ 360°)
  W`(11 / 12)=W`(330°/ 360°)
--------------------------------------------------
(4)正三角形では考えにくいので正五角形で例示する/*「360°/ 5 = 72°」*/.
--------------------------------------------------
  W`(1 / 5)=W`( 72°/ 360°)
  W`(2 / 5)=W`(144°/ 360°)
  W`(3 / 5)=W`(216°/ 360°)
  W`(4 / 5)=W`(288°/ 360°)
  W`(5 / 5)=W`(360°/ 360°)
--------------------------------------------------
(5)「W`(2 / 5) + W`(4 / 5) = W`(2 / 5)+W`((5-2) / 5) = W`(5 / 5) = cos(360°)」
  「W`(3 / 5)」は「W`(2 / 5」の【虐待されていた】加法の逆元. 
  /*「W`(2 / 5) + W`(3 / 5)」は「Δ(2 / 5) + Δ((- 2) / 5)」に対応*/
(6)「(5)」の「W`(3 / 5)」は原著の「x軸」の下側にある「Δ(K'/5)'」の元
--------------------------------------------------------------------------------
`▲「W`(K' / M)」の定義は【[%515P6M1](6).[%1A★]】
%62D1S2:二面体群「`D_{3}」の剰余類
%62D1S2:二面体群「`D_{3}」の剰余類
`▼
--------------------------------------------------------------------------------
(0)「`D_{3} = {e, σ, σ^{2}, τ, (τσ), (τσ^{2})}」の任意の元を「α」とし,
  「α」を含む「<σ, τ>」の集合を「λ(α)」と表記./*原著の上線付き集合*/.
(1)原著の「σ」は回転の作用素,「τ」は折り返しの作用素.
(2)〔pp.107〕の表から「αλ(α) = τ」となる対「(α, λ(α))」は
  「{(α, α), (σ, τσ), (σ^{2}, τσ^{2}), (τ, e), (τσ, σ^{2}), (τσ^{2}, σ)}」
  /* 任意の「α」に対して逆元「α^{- 1} = λ(α)」が存在 */
(3)

`▲背景色はオプション
 
%62T4:〔定理2.4〕(112)/*ラグランジュの定理*/
`▼
--------------------------------------------------------------------------------
(0)「H」が「G」の部分群であるとき「|G| = [G : H]*|H|」/*[G : H]を「GのHによる指数」という*/
 ・「|G|」は「G」の元の数:【[%416D5](4).[%17]】
--------------------------------------------------------------------------------
`▲
 
%623:〔§2.3〕/*S_p(6)*/での追加
`▼
--------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------
`▲
 
%62P3:〔問2.3〕【p.116】
`▼
--------------------------------------------------------------------------------
(0)「立方体の置き換え」からなる群を求めよ
 ・「前後をつらぬく軸」に関する180°回転を「α」とする
 ・「上下をつらぬく軸」に関する180°回転を「β」とする
 ・「左右をつらぬく軸」に関する180°回転を「γ」とする
(1)〔図1〕の立方体の頂点を「{P1, P2, P3, P4, Q1, Q2, Q3, Q4}」とする.
  /*「Pk」は上面の数字「k」の頂点.「Qk」は下面の数字「k」の頂点.*/
(2)図から「α{P1, P2,Q1, Q2}」の頂点は「{P2, P1,Q2, Q1}」に移動する.
(3)原著の図〔図2〕【p.117】が分かり難いので立方体「D」の
 「_xyz空間での」頂点「P[K']」(0 ≦ K'≦ 7)の座標を
  P[0] = (0,0,0)/* = P1 */
  P[1] = (1,0,0)/* = P2 */
  P[2] = (0,1,0)/* = P4 */
  P[3] = (1,1,0)/* = P3 */
  P[4] = (0,0,1)/* = Q3 */
  P[5] = (1,0,1)/* = Q4 */
  P[6] = (0,1,1)/* = Q2 */
  P[7] = (1,1,1)/* = Q1 */
とする./*頂点(x,y,z)に対応する対角線上の頂点の座標は「(1 - x, 1 - y, 1 - z)」*/
(4)「G = P(1 / 2, 1 / 2, 1 / 2)」として「(0)」の「α」「β」「γ」を次のように考える.
  「α」=「Gを通るx軸と平行な直線の周りの180°回転」
  「β」=「Gを通るz軸と平行な直線の周りの180°回転」
  「γ」=「Gを通るy軸と平行な直線の周りの180°回転」
(5)〔図2〕は上面がすべて「{1, 2, 3, 4}」で考え難いので易しい説明を探しました
  /*対角線上に同じ数字があるのがポイント*/
------------------------------------------------------------
[1]クラインの四元群 - Wikipedia
https://ja.wikipedia.org/wiki/クラインの四元群
[2]クラインの四元群
http://hooktail.sub.jp/algebra/KleinQuaternion/
[3]数学屋のメガネ:クラインの四元群と親族の構造
http://blog.livedoor.jp/khideaki/archives/51809249.html
[4]クラインの4元群 ~一般的な性質 - 身勝手な主張
https://blog.goo.ne.jp/mh0920-yh/e/58b7fb91243d3f644b1b3318a432dce6
------------------------------------------------------------
(6)「_xyz空間」内の任意の点「P(X', Y', Z')」((X', Y', Z') ∈ `R^{3})について
  直接座標軸周りの180°回転を計算すると「Vの演算表」【p.118】を作成できる.
(7)例えば「(αβ) = γ」は次式で確認できる.
  「βP(X, Y, Z) = P(- X, - Y, Z)」
  「α(βP(X, Y, Z)) = P(- X, Y, - Z)」
(8)〔図3〕の「1 を結ぶ対角線方向で見ると 1 と辺で結ばれる 2, 3, 4 が 120°の間隔で
  並んでいます.ですから,対角線に関する 120°回転は立方体の置き換えになっているのです.」
  は理解しにくいので敬遠して回避.
--------------------------------------------------------------------------------
`▲灰色の行は[%1B]では削除
%624:〔§2.4〕/*準同型写像*/での追加
%62T3:〔定理2.3〕(110)/*剰余類*/
%62T4:〔定理2.4〕(112)/*ラグランジュの定理*/
%62P2:〔問2.2〕(113)
%62T5:〔定理2.5〕(114)/*位数乗は単位元*/
%62T6:〔定理2.6〕(115)/*フェルマーの小定理,オイラーの定理*/
%62T7:〔定理2.7〕(115)/*剰余類の単位元*/

%62D1S1:〔pp.104-109〕の説明の要約
%62D2:〔定義2.2〕/*群の同型写像*/
`▼
--------------------------------------------------------------------------------
(0)「f:G1→G2」/*「G1」,「G2」は群*/とする.
(1)「f(X'・Y')=f(X')・f(Y')」((X',Y') ∈ G1^{2})であることを
  「G1」と「G1」は「準同型★」であるといい,「Hmorph`(f; G1, G2)」と表記.
 ★https://ja.wikipedia.org/wiki/準同型
  /*記法は【[%3141](3).`[%13]】の「Imorph`(f; G1, G2)」に準拠*/
--------------------------------------------------------------------------------
`▲
%62D2:〔定義2.2〕(135)/*群の同型写像*/
`▼
--------------------------------------------------------------------------------
(0)「f1:G1→G2」/*「G1」,「G2」は群*/とする.
(1)「f1(X'・Y') = f1(X')・f1(Y')」((X',Y') ∈ G1^{2})であることを「Hmorph`(f1; G1, G2)」
 で表し.「f1」を「G1」から「G2」への「準同型写像」という
  /*記法は【[%3141](3).`[%13]】の「Imorph`(f; G1, G2)」に準拠*/
(2)「Im`(f)={f1(g); g ∈ G1}」は群./*〔定理2.11〕*/
(3)「Ker`(f)={f1(g); (f1(g) = e2)∧(g ∈ G1)}」は群./*〔定理2.12〕*/
(4)「N = Ker`(f)」とすると「Imorph`(f1; G1/N, Im`(f1))」./*〔定理2.13〕*/
(5)「表系」「裏系」の区別〔p.135〕を止めて単に「σ」「τ」で考える?
   /*「σ^{3} = τ^{2} = e」だから「<σ, τ>」は有限群.*/
(6)「τ」で冷遇されていた加法の反乱(「Δ」の非線形性:)を鎮圧?
  「Δ(2 / 5) + Δ(4 / 5) ≠ (6 / 5)」/*演算の主役は「*」.「+」は脇役*/
 ・「σΔ(K' / M)=Δ(K' / M)」,「τΔ(K' / M)=Δ((- K') / M)」にしたい?
(7)「Δ(K' / M)」を「W`(K' / M)」に対応させ難い.【[%51BTKM2](9).`[%1A]】
--------------------------------------------------------------------------------
`▲「Δ(X) = X - Γ(X)」(fractional piece of X)/*【[%21](8).`[%17]】*/
%62T8:〔定理2.8〕【p.126】/*剰余群*/
`▼
--------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------
`▲
%62P4:〔問2.4〕【p.129】
`▼
--------------------------------------------------------------------------------
(0)「V」が「S(P_6)★」の正規部分群であることを示せ.
★https://ja.wikipedia.org/wiki/正六面体
(1)
(2)
(3)
--------------------------------------------------------------------------------
`▲
%62D2:〔定義2.2〕/*群の同型写像*/
`▼
--------------------------------------------------------------------------------
(0)「f1:G1→G2」/*「G1」,「G2」は群*/とする.
(1)「f1(X'・Y') = f1(X')・f1(Y')」((X',Y') ∈ G1^{2})であることを「Hmorph`(f1; G1, G2)」
 で表し.「f1」を「G1」から「G2」への「準同型写像★」という
 ★https://ja.wikipedia.org/wiki/準同型
  /*記法は【[%3141](3).`[%13]】の「Imorph`(f; G1, G2)」に準拠*/
(2)「Im`(f)={f1(g); g ∈ G1}」は群./*〔定理2.11〕*/
(3)「Ker`(f)={f1(g); (f1(g) = e2)∧(g ∈ G1)}」は群./*〔定理2.12〕*/
(4)「N = Ker`(f)」とすると「Imorph`(f1; G1/N, Im`(f1))」./*〔定理2.13〕*/
「f(X・Y)=f(X)・f(Y)」の確認.〔p.136〕の表の代わりに
  「f2(<σ>) = e2」,「f2(τ<σ>) = ρ」である「f2」を使うと
  「Hmorph`(f2; <σ>, τ<σ>)」
(5)「表系」「裏系」の区別〔p.135〕を止めて単に「σ」「τ」で考える?
   /*「σ^{3} = τ^{2} = e」だから「<σ, τ>」は有限群.*/
(6)「τ」で冷遇されていた加法の反乱(「Δ」の非線形性:)を鎮圧?
  「Δ(2 / 5) + Δ(4 / 5) ≠ (6 / 5)」/*演算の主役は「*」.「+」は脇役*/
 ・「σΔ(K' / M)=Δ(K' / M)」,「τΔ(K' / M)=Δ((- K') / M)」にしたい?
(7)「Δ(K' / M)」を「W`(K' / M)」に対応させ難い.【[%51BTKM2](9).`[%1A]】
--------------------------------------------------------------------------------
`▲「f2」は原著の上線付き「f」の代用
 
 

check-yy

2019-10-28 18:41:52 | リスト

@http://blog.goo.ne.jp/blogmura-yy/e/a17efb198295e0fc259d77cbd9234ba9
=check-yy
/4643+[%2](緑: 確認中; 灰色: 確認済)


%0:check-yy
更新しても記事一覧のトップに来ない(検索に苦労)
 
tweet-yy」が「記事一覧」に表示されない
・下記の「わいわい川柳」は
https://blog.goo.ne.jp/blogmura-yy/e/728fe65d3e5814f45d27e88beea98c18」(一覧)
でなく最新の「わいわい川柳(2019冬)」だけ


%1:継続記事

=「ピークの定理(□)」関連資料

=「論理学」に関するメモ

=TV番組へのリンク

=2次元パズル

=OCNメールに関するメモ

=ランサムウェア

=Open Document

=LibreOffice の使い方

=[H82-3.xlsx]の使い方(更新:2018/06/07)

=雑記帳

=[0]Last access ranking of blogmura-yy

=ブログ用メモ

=わいわい川柳

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=パソコンサークル

=スマホ・タブレット


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☆=Web年賀状2020

☆=JISフォント(編集用)

☆=ピークの定理(1)

=〔EOS〕に関するメモ

☆=アカウントに関するメモ

☆=「Amazon」に関するメモ

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☆=「引き算の教え方」のURL

☆=H5B%0:blogger

☆=「Amazon」からの情報

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☆=数独解法チャート

☆=gooID利用明細

☆=「goo」のメールとブログ

☆=リハビリに関するメモ

☆=ぼんさいノート+関連資料


%3:下書き(private)
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★=終活に関するメモ/I4D


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JISフォント(編集用)

2019-10-28 18:36:53 | 備忘録

{JISフォント(編集用)}@https://blog.goo.ne.jp/blogmura-yy/e/17ccf70eace16f1d89cd806655c9ef4c
/


012345678901234567890123456789

 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
ABCDE FGHIJ KLMNO PQRST UV
01234 56789 01234 56789 01
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
------------------------------------------------------------
 、。,.・:;?!゛゜´`¨^

  ̄_/\~∥|…‥

‘’“”()〔〕[]{}〈〉《》「」『』【】

+-±×÷=≠<>≦≧∞∴
♂♀°′″℃¥$¢£%#&*@§
☆★○●◎◇◆□■△▲▽▼※〒→←↑↓〓
∈∋⊆⊇⊂⊃∪∩∧∨¬⇒⇔∀∃
∠⊥⌒∂∇≡≒≪≫√∽∝∵∫∬
ʼn♯♭♪†‡

ΑΒΓΔΕΖΗΘΙΚΛΜΝΞΟΠΡΣΤΥΦΧΨΩ
αβγδεζηθικλμνξοπρστυφχψω

─│┌┐┘└├┬┤┴┼
━┃┏┓┛┗┣┳┫┻╋
┠┯┨┷┿┝┰┥┸╂

①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯⑰⑱⑲⑳

ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩ

aa


〔第1章〕の復習(3)

2019-10-19 17:02:09 | 備忘録

{〔第1章〕の復習(3)}@https://blog.goo.ne.jp/blogmura-yy/e/58604a6880cc2540f9adcad494fe68db
/25199+[%8113]: 確認中; 灰色: 確認済)


%0:〔第1章〕の復習(3)

・高校でも学ぶ複素数【電気系工高生は「インピーダンス」の習得が必須】を用いて,〔第1章〕後半を復習する.
【情報系工高生は「有限体」上の多項式を学んでいる
`{ピークの定理(10)`}を開かなくてもよいように対応する記事をコピーして追記.

%61P4:問1.4p.37の復習/*[%412P4].`[%1A]*/
`▼


(0)「5」で割ると「K'」余る整数の集合を「`Δ(K' / 5)'」(K' ∈ `Z; 5 ∈ `N)で表わす.
(1)「Δ(3 / 5)」は変数「K'」の値が「3」のときの式,「5」は前提条件「5 ∈ `N」を満たす定数.
(2)「`Δ(K1 / 5)' + `Δ(K2 / 5))'」「`Δ(K1 / 5)' * `Δ(K2 / 5)'」の演算表を作れ.
  /*「`Δ(0 / 5)'」を「`Δ(5 / 5)'」で代替*/
(3)「K1= 5 * K1Q + K1R」「K2= 5 * K2Q + K2R」とおくと
 「K1 + K2 = 5 * (K1Q + K2Q) + (K1R + K2R)」
 「K1 + K2 = 25 * (K1Q * K2Q) + 5 * (K1Q + K2Q) + (K1R * K2R)」
(4)「Δ((K1 + K2) / 5)=Δ((K1R + K2R) / 5)」
(5)「Δ((K1 * K2) / 5)=Δ((K1R * K2R) / 5)」
(6)答えは〔p.37〕の表.
(7)[%414D4](3).[%17]の「`Λ(`R; `{+},`{0}; `{*}, `{1})」は通常の実数体上の演算.
(8)原著の「`Δ(K' / 6)'」の部分集合が作る群は「{e, σ^{2}, σ^{3}, σ^{4}}」.
 「正統派」は整数化するから式が分かり難くなる.
 〔問1.13〕の解法【pp.84-85】から予想できるように【「Δ」は非線形性が強く】原始根の探索は簡単ではなさそう.
 /*「41 * (Δ(200 / 41) * Δ(300 / 41)) = Δ(60000 / 41)」は高校生でも計算できる.*/
(9)「σ^{K}」で考えている演算は「*」【 =「・」】だけ.「+」は簡単だから無視


`▲

[%61P6].`[%1A]が不在./*`[%1A]を見てください*/

%61D6S1:定義1.6〕の復習

`▼


(0)「`Z/(□)`Z」の部分集合「{K; ((K * □) ∈ `N) ∧ K < M)∧ (GCD`(K, M) = 1)}」を
  「`Δ(K'/ M)"」と略記して, これを既約剰余類群と称する.
(1)【〔p.65〕の】「`Δ(K'/ 6)'」の演算表は次式で計算.
 「`Δ(K1'/ 6)' * `Δ(K2'/ 6)' = `Δ((K1'* K2') / 6)'」
 「`Δ(K1'/ 6)' + `Δ(K2'/ 6)' = `Δ((K1'+ K2') / 6)'」

   *  1' 2' 3' 4' 5'  +  1' 2' 3' 4' 5'
   1' 1  2  3  4  5   1' 2  3  4  5  0
   2' 2  4  0  2  4   2' 3  4  5  0  1
   3' 3  0  3  0  3   3' 4  5  0  1  2
   4' 4  2  0  4  2   4' 5  0  1  2  3
   5' 5  4  3  2  1   5' 0  1  2  3  4

(2)「`Δ((K' / 6)'」には乗法の逆元単位元は「Δ(1/ 6)」がない「K'」が存在する.
  /*「(GCD(K', 6) = 1」ならば存在する*/
(3)「(1)」の表では乗法の「単位元」は「Δ(1/ 6)」であるが[%61P6]の複素数表示では
  W`(1 / 6)」は原始根「1」の6乗根で,乗法の「単位元」は「W`(6 / 6) =  1」
  /*原著の記法では原始根は「σ^{1}」,単位元は「e = σ^{6}」*/
(4)〔p.66〕の「`Δ(K'/ 10)"」の演算表は「`Δ(K'/ 10)'」の演算表から.
「(GCD(K', M) = 1」である元K' ∈ {1,3,7,9}を選んで作成. /*〔p.66〕「+」の表不在*/

   *  1' 3' 7' 9'
   1' 1  3  7  9
   3' 3  1  1  7
   7' 7  1  9  3
   9' 9  7  3  1

(5)〔問1.6〕【p.50】の「C_{6}」の部分群は「{e,<σ^{2}>,<σ^{3}>,C_{6}}」
(6)「<σ^{3}> = {σ^{2}, σ^{4}, σ^{6}}」/*「σ^{6} = e」*/
 「σ^{2} = W`(4 / 6)」,「σ^{2} = W`(8 / 6)」「σ^{6} = W`(12 / 6)」./*[%515P6](5)*/
(7)「(1)」の足し算で「Δ(K' / M)」の逆元を考えようとすると分かり難くなる./*例えば「σ^{K'}」の逆元*/
  /*「(6)」の複素数表示を推奨*/
(8)「`Δ(K' / 6)'」の元を自然数で表現したければ「Δ(6 / 6) = 0 = Δ(0 / 6)」を使う.
  /*「互除法」の漸化式も「Δ(K / 1) = 0」で終了:「Δ」は便利!*/
(9)「(8)」の表現を使うと「W`(K' / M)」との相性がいい.
  /*「N / M」の剰余は「N - M * Γ(N / M) = M * Δ(N / M)」: 従来通り(通常の「`R」上の計算)*/


`▲「(6)」以降は,とりあえず読み飛ばしてよい

%61P6:問1.6p.50の復習
`▼


(0) 剰余類「`Δ(K' / 6)'={Δ(K / 6); (K ∈ `Z) ∧ (K'< 7)}」(K' ∈ `Z)の元を用いて群を作れ.
(1)「Δ(6 / 6)=Δ(0 / 6)」は「`Δ(K' / 6)'」の単位元【原著の「e = σ^{6}」】.
(2)「K1 = M * Q1 + R1」,「K2 = M * Q2 + R2」とすると次式が成立.
 「Δ((K1 + K2) / M) = R1 + R2」,「Δ((K1 * K2) / M) = R1 * R2」
(4)一般に「`Δ(K1' / M)'」,「`Δ(K2' / M)'」に対して次式が成立./*【[%418P9].[%17]】*/
 「Δ(K1' / M)' + Δ(K2' / M)' = Δ((K1' + K2') / M)'」/*「`R」上の集合の加算*/
 「Δ(K1' / M)' * Δ(K2' / M)' = Δ((K1' * K2') / M)'」/*「`R」上の集合の乗算*/
(5)任意の「(K', M)」((K', M) ∈ (`Z × `N))に対して
 「∠`(K' / M) = 2 * π * (K' / M)」,
 「W`(K' / M) = cos`(∠`(K' / M))+_i * sin(∠(K' / M))」
と定めると実数「Δ(K' / M)」(K' ∈ `Z)と複素数「W`(K' / M)」は1対1に対応する.
(6)「F_{3}」の元は「{W`(1 / 3), (W`(2 / 3), W`(3 / 3)}」に対応
(7)「`Δ(K' / 6)'」の部分集合が群になるためには「Δ(6 / K') = 0」であることが必要./*要逆元*/
(8)原著の「`Δ(K' / 6)'」の部分集合が作る群は「{e, σ^{2},σ^{3},σ^{4}}」.
 「正統派」は整数化するから式が分かり難くなる.
 〔問1.13〕の解法【pp.84-85】から予想できるように原始根の探索は簡単ではなさそう.
 /*「Δ((200 * 300) / 41)」は高校生でも計算できる:「(4)」*/
(9)「σ^{K}」で考えている演算は「*」【=「・」】だけ.「+」は簡単だから無視?.

`▲

%61P6M1:[%61P6]への補足
`▼


(0)剰余類「`Δ(K' / 6)'={Δ(K / 6); (K ∈ `Z)∧(K ≦ 6)}」の元の一部を用いて群を作れ.
(1)「Δ(6 / 6)=Δ(0 / 6)」は「`Δ(K' / 6)'」の単位元【原著の「e = σ^{6}」】.
(2)「K1 = M * Q1 + R1」,「K2 = M * Q2 + R2」とすると次式が成立.
 「Δ((K1 + K2) / M) = R1 + R2」,「Δ((K1 * K2) / M) = R1 * R2」
(3)[%413D3]の「・」を「`Δ(K1' / 6)'・`Δ(K2' / 6)' = `Δ(K1' / 6)' * `Δ(K2' / 6)'」と定めると 「`Δ(K1' / 6)'・`Δ(K2' / 6)' = `Δ((K1'+ K2') / 6)'」 
(4)一般に「`Δ(K1' / M)'」,「`Δ(K2' / M)'」に対して次式が成立./*【[%418P9].[%17]】*/
 「Δ(K1' / M)' + Δ(K2' / M)' = Δ((K1' + K2') / M)'」/*「`R」上の集合の加算*/
 「Δ(K1' / M)' * Δ(K2' / M)' = Δ((K1' * K2') / M)'」/*「`R」上の集合の乗算*/
(5)任意の「(K', M)」((K', M) ∈ (`Z × `N))に対して
 「∠`(K' / M) = 2 * π * (K' / M)」,
 「W`(K' / M) = cos`(∠`(K' / M))+_i * sin(∠(K' / M))」
と定めると実数「Δ(K' / M)」(K' ∈ `Z)と複素数「W`(K' / M)」は1対1に対応する.
(6)「F_{3}」の元は「{W`(1 / 3), (W`(2 / 3), W`(3 / 3)}」に対応
(7)「`Δ(K' / 6)'」の部分集合が群になるためには「Δ(6 / K') = 0」であることが必要./*要逆元*/
(8)原著の「`Δ(K' / 6)'」の部分集合が作る群は「{e, σ^{2}, σ^{3}, σ^{4}}」.
 「正統派」は整数化するから式が分かり難くなる.
 〔問1.13〕の解法【pp.84-85】から予想できるように原始根の探索は簡単ではなさそう.
 /*「Δ((200 * 300) / 41)」は高校生でも計算できる:「(4)」*/
(9)「σ^{K}」で考えている演算は「*」【=「・」】だけ.「+」は簡単だから無視?.

`▲

61P6M2:[%61P6M1]への補足
`▼

(0)[%61P6M1](5)で定義した「∠`(K' / M)  」,「W`(K' / M) 」を使う.
(1)「π」は無理数だから扱いにくいが「W`(K' / M) = exp(_i * ∠`(K' / M))」は使い易い.
(3)「`F_{P}」の元を係数とする多項式は[%419PC]のように扱う。
 【[%51AM1](8).[%19]】の「Δ(2 / 5)・Δ(4 / 5) = Δ(8 / 5)」は定数項の計算:【[%412P4]】
(4)「`F_{5}」の単項式の積の例:「2 * W’^{2} * 4 * W' = 3 * W'^{3}」
(5)符号理論の慣用記法では変数は「X」.
  /*「Z'」は「`R^{3}」の「Z座標」と紛らわしいので「W'」を使う*/
(6)符号理論の慣用記法では原著の「σ^{K}」を「α^{K}」で表記/*「α」は原始多項式の根 */
(7)【[%41BP0](5).[%19]】の疑問は【[%41BTI](9).[%19]】の写像「φ」が参考になる.
(8)「`Δ(K' / M)'」(K' ∈ `Z; M ∈ `N)の元は「W`(K' / M)」と1対1に対応.
 例:「Δ(1 / 5)」は「α = cos( 72°)+_i * sin(72°)」に対応:【[%51AM1](4).[%19]】
(9)複素数体では任意の「K'」,「M」(K' ∈ `Z; M ∈ `N)について次式が成立.
 「W`(K' / M) + W`((- K') / M) = 0」/*「+」の逆元の計算公式;「0 = Δ(M / M)」 */
 「W`(K' / M) * W`((M - K') / M) = 1」/*「*」の逆元の計算公式 */

`▲

%61P6M3:[%51P6M2]への補足
`▼

(0)「`Δ(K' / 6)'= {Δ(K / 6); (K ∈ `Z) ∧ (K < 7)}」(K' ∈ `Z)の部分群を作れ.
(1)「Δ(6 / 3) = 0」だから「`Δ((K' * 2) / 6)' = `Δ(K' / 3)'」は一つの部分群.
  /*位数:「3」*/
(2)「`Δ((K'* 2) / 6)'」は数平面上の正三角形で,頂点の位置は
  「W`(2 / 6) = cos( 120°) + _i * sin(120°)」/*原始根*/
  「W`(4 / 6) = cos( 240°) + _i * sin(240°)」
  「W`(6 / 6) = cos( 360°) + _i * sin(360°)」/*単位元*/
(3)「Δ(N / M) = 0」であれば「`Δ(K' / M)'」(K' ∈ `Z; M ∈ `N)に部分群を定義できる.
  「`Δ(K' / 2)'」は「{W`( 3 / 6), W`( 6 / 6)}」/*線分の両端*/と同型.
(4)「W`(K' / 6)」(1 ≦ K' ≦ 6)の値/* 正六角形の頂点の座標 */は
  「W`( 1 / 6) = cos( 60°) + _i * sin( 60°)」
  「W`( 2 / 6) = cos(120°) + _i * sin(120°)」
  「W`( 3 / 6) = cos(180°) + _i * sin(180°)」
  「W`( 4 / 6) = cos(240°) + _i * sin(240°)」
  「W`( 5 / 6) = cos(300°) + _i * sin(300°)」
  「W`( 6 / 6) = cos(360°) + _i * sin(360°)」
(5)「(4)」には虚数部が等しい2個の複素数がある.
(6)「6 / 2 = 3」は素数だから「`Δ(K' / 6)'」と同型な「{W`(2 / 6), W`(4 / 6), W`(6 / 6)}」
  のが存在./*虚数部の値はすべて異なる*/
(7)「`R」上の値は「Δ(M / M) = Δ(0 / M)」であるが剰余片を含む式の計算で
「Δ(M / M)」と「Δ(0 / M)」を混同しないこと
  /*「Δ(5 / 5) * Δ(3 / 4) = Δ(15 / 20)」,「Δ(0 / 5) * Δ(3 / 4) = Δ(0 / 20)」*/
(8)「`Δ(K' / 2)'」と同型である巡回群「`Δ((K' * 3) / 6)' = {W`( 3 / 6), W`( 6 / 6)}」の
  引数の値を「mod 2」で考ると「{3 / 6, 6 / 6} = {1,0}」.
  /*「W`(6 / 6)」は「σ^{2} = σ^{0} = e」に,「W`(3 / 6)」は「σ^{1}」に対応.*/
(9)実係数多項式の係数を【[%515P6M2](3)】のように「`F_{P}」の元に変換するときは
  原型に近い形が無難./*「W'^{2} - 1 ≡ W'^{2} + (P - 1)  (mod P)」*/

`▲
 
%8:変更履歴
%8113:[%113]での変更
`▼
(0)記事の移動でトラブル多発./*一応修正済*/
(1)パラグラフIDに「%6S」,「%6Mを追加.`{ピークの定理(`}では補足扱いして%6」を使わない.
(2)本文に冗長なコメントを適宜挿入
(3)「30000行」を大幅に超過したため[%114]を作成.

`▲