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「なぜ?」から始まる、数学の冒険

小さな「なぜ?」。 大きな冒険。

物語を追い、証明に触れる。気になったら、もうひとつ奥まで。

アカウント不要。APIキー不要。好奇心だけで。

ふたつの入口。お茶の間は、ひとつ。

今日は数学と戦わない

まんがから入ります:17章、64個の小石、必須の式はゼロ。Leanの原文は、訪ねてくるまでガラス越しです。

数学へまっすぐ

証明マップから始めます:名付けられた定理が数千本。そして時計の逆元からR = Tまで、階段を全部登ります。となりでは物語も語り続け、あなたを正直に保ちます。

ふたりで読むために作りました:数学好きと、数学が苦手なひと。ソファは一台。それぞれが持ち帰ったものは、お茶の間へ運びます。

「まだわからない」から始めよう。

全17章で、ひとつの大きな道筋へ。今日は、小さな発見がひとつあれば十分。

全17章 · 数学元の原文 ↗

ピップの心得:まちがいも手がかり。どの章にも進めて、何度でも考え直せます。

累乗、問題の還元、あやしい小包。

読み方を選ぶ定義・仮定・仕組みへ。
証明全体のマップを開く29,511の定理・正確な主張・依存関係

英語や日本語で定理を検索できます。主要な定理には日本語の見出しがあります。文脈全体はGitHubの原文から確かめられます。

この章で見つけたいこと

仮の数の組を、条件の証拠を持つ数学的な対象に変えてみよう。

合同
ある整数で割った余りが等しいこと。
楕円曲線
ここでは整数の組から定義される特別な代数曲線。仮の反例の情報を運ぶ。
たとえ話と数学の境界

小包は仮のもの。型を定義しただけでは反例は存在しません。曲線の絵も、実際の反例を描いたグラフではありません。

</>Def_FLTPrelim_FreyPackage.lean
structure FreyPackage where
a : ℤ
b : ℤ
c : ℤ
ha0 : a ≠ 0
hb0 : b ≠ 0
hc0 : c ≠ 0
p : ℕ
pp : Nat.Prime p
hp5 : 5 ≤ p
hFLT : a ^ p + b ^ p = c ^ p
hgcdab : gcd a b = 1
ha4 : (a : ZMod 4) = 3
hb2 : (b : ZMod 2) = 0

👩🏻‍🎨 ミカ · 原文を読むための案内

FreyPackageは、aᵖ+bᵖ=cᵖを満たす非零整数、5以上の素数p、gcd(a,b)=1、a≡3 mod 4、2∣bをまとめた構造です。これらは反例を正規化して得られます。関連する楕円曲線の定義は、同じファイルの後半にあります。

元の原文への注釈・Leanの実行状態ではありません

コマの手がかりや原文の色つきの語句に触れると、対応をたどれます。

この論理を試してみる →
出典と検証の範囲

出典:anthropics/fermats-last-theorem(aa2d8b3)。上流では検証済みと報告されていますが、このアプリでは全体を再ビルド・再検証していません。漫画の解説自体は形式的な証明ではありません。

ソースのライセンスと著作者表示
第5章/全17章・数学

あやしい小包

反例が1つ。添付書類は山ほど。

ここまでと、この先

前章で仮の数の組と条件を整えました。今度は、その材料から曲線を作ります。直角三角形の話でも数と図を結びましたが、ここは別の高度な構成です。同じ定理を使っているわけではありません。

このつながりは、読む道筋の案内です。物語のたとえ自体が、この定理の証明になるわけではありません。

お茶の間で話す
ピップ
「石を三つ、小包へ:a・b・c、禁止された等式から直送です。サンドイッチは型についての一回きりの冗談。」
証拠専用のかばん

物語 → 証明三つの石は整数a・b・cの役。サンドイッチの冗談は、入れられるものに型の条件があることを表します。

小包に入る整数a : ℤ
ミカ
「封の前に点検:指数は本物の素数で、5以上。小さい指数には専用のフォルダがあります。」
持ち物検査

物語 → 証明封を点検するのは小包の条件を確かめること。指数が素数で、5以上という証拠も必要です。

素数にも下限があるhp5 : 5 ≤ p
ミカ
「うちの台車が運ぶのは証拠の欄であって、希望ではありません。Leanでは、証拠のない設計図は何も梱包しません。」
仮定つきの配達

物語 → 証明台車の書類は構造が要求する証拠。設計図を定義しただけでは、反例の小包が実在することにはなりません。

設計図には証拠が必要structure FreyPackage where

物語の向こうにある考え方

FreyPackageは、aᵖ+bᵖ=cᵖを満たす非零整数、5以上の素数p、gcd(a,b)=1、a≡3 mod 4、2∣bをまとめた構造です。これらは反例を正規化して得られます。関連する楕円曲線の定義は、同じファイルの後半にあります。

正規化した条件は、好きな反例だけを選んでいる?

  • はい。扱いにくい反例を無視している。
  • いいえ。任意の反例から条件を満たすパッケージを作る定理がある。

このページで物語と原文を読めます。証明の編集、クイズ、対話式のマップにはJavaScriptを有効にしてください。

この曲線の対称性には、勝手に切り離せない仕組みがあるらしい。

読む。試す。腑に落ちる。

  1. 漫画を読み、「物語」「数学」「Lean」で深さを選びます。
  2. 証明のプレイグラウンドへ。タクティクを編集すると、目標が変わります。
  3. 状態、言葉、ヒントを選んでみよう。まわり道も物語の一部です。

練習では小さな命題論理を検査します。FLTの抜粋は編集できる読み物で、リアルタイムのLean検証ではありません。FLT全体の検証は上流の報告として扱います。

わからない・道に迷った

ミカのたすけ舟

あやしい小包

今は、一つだけ

迷ったら、天秤のケーキの話から。ひとまとまりずつで大丈夫。フェルマーの章なら、まず「物語」と「まず、この言葉から」を読もう。

言葉をほどこう

最初からLeanや大学の数学を知っている必要はありません。小さな物語では、使う言葉から説明します。

小さな手がかり

一般の式より先に、小さな例を見よう。「何を変えて、何を同じに保った?」と考えてみてね。

閉じれば、読んでいた場所に戻れます。このページに合わせて用意したヒントです。

最初の小さな物語から読む →