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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 · Lean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。

モジュラー性、3–5の切り替え、つながる部品。

読み方を選ぶ証明項と依存先をたどる。
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

難しい道具の細部を学ぶ前に、モジュラー性を示す作戦をつかもう。

haveI
後の型クラス推論に使う局所インスタンスを登録する。
resolve_left
A∨Bと¬AからBを得る。
たとえ話と数学の境界

入場はモジュラー性のたとえ。この定理には非特異性と半安定な整数モデルという仮定があります。あらゆる曲線に無条件で適用できるわけではありません。

</>S_WeierstrassCurve_modularity_of_semistableModel.lean
theorem modularity_of_semistableModel' (W : WeierstrassCurve ℤ) (hΔ : W.Δ ≠ 0)
(hW : W.IsSemistableModel) : (W.map (Int.castRingHom ℚ)).IsModular := by
by_cases h3 : W.ModRepIsIrreducible 3
·
obtain ⟨M₃, hM₃, hres₃, hcube₃, hns₃⟩ :=
isResiduallyModular_three_and_noInertiaFixedTorsion_and_not_cube_dvd_of_isSemistableModel W hΔ hW h3
haveI : NeZero M₃ := ⟨hM₃.ne'⟩
exact isModular_map_of_mlc1
(liftingAtConductor_three_of_level_hns 3 rfl W hΔ hW h3 M₃ hres₃ hns₃ hcube₃)
·
have h5 : W.ModRepIsIrreducible 5 := (modThreeOrFiveIrreducible W hΔ hW).resolve_left h3
obtain ⟨W', hΔ', hW', h3', hcong⟩ := threeFiveSwitchCurve W hΔ hW h5

👩🏻‍🎨 ミカ · 原文を読むための案内

by_cases h3でW.ModRepIsIrreducible 3を分けます。肯定側ではobtainでレベルと条件を取り出し、haveIでNeZero M₃を登録します。否定側ではresolve_left h3で5側の既約性を取り出します。切り替え後の議論はファイルの後半へ続きます。

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9章/全17章・Lean

コンサートへの二つの入口

入場条件は厳密。ピップが持ってきたのはカズーだけ。

ここまでと、この先

二重奏では「モジュラーである」の意味を読みました。ここでは、それを示す作戦へ。まず小さくした表現の情報を用意し、条件がそろえば持ち上げ定理を使います。

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
ミカ
「定理が、条件に合う助っ人の曲線を用意するんだ。次の章から、その迂回を見ていこう。」
助っ人の登場

物語 → 証明助っ人の入場証は、存在定理が保証する性質。適当な別の曲線を連れてきても使えません。

条件に合う助っ人threeFiveSwitchCurve

物語の向こうにある考え方

by_cases h3でW.ModRepIsIrreducible 3を分けます。肯定側ではobtainでレベルと条件を取り出し、haveIでNeZero M₃を登録します。否定側ではresolve_left h3で5側の既約性を取り出します。切り替え後の議論はファイルの後半へ続きます。

by_cases h3は何を作る?

  • h3が成り立つ枝と、その否定が成り立つ枝。
  • 難しい場合を無視するための選択。

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。

まずは3を法とする小さな指紋。ラングランズ–タネルの結果が入口になる。

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

コンサートへの二つの入口

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 →