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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

直接は進めない問題を、条件のそろった助っ人で解く方法を知ろう。

存在の証拠
対象そのものと、要求された性質の証明。
exact_mod_cast
整合する数の型変換を正規化して目標を閉じるタクティク。
たとえ話と数学の境界

W′とWは同じ曲線とは限りません。引き継ぐのは指定された5を法とする情報で、元の曲線の性質すべてではありません。

</>S_WeierstrassCurve_threeFiveSwitchCurve.lean
theorem solution (W : WeierstrassCurve ℤ) (hΔ : W.Δ ≠ 0) (hW : W.IsSemistableModel) (h5 : W.ModRepIsIrreducible 5) : ∃ W' : WeierstrassCurve ℤ, W'.Δ ≠ 0 ∧ W'.IsSemistableModel ∧ W'.ModRepIsIrreducible 3 ∧ ∀ ℓ : ℕ, ℓ.Prime → W.IsGoodPrimeFor ℓ → W'.IsGoodPrimeFor ℓ → ℓ ≠ 5 → (5 : ℤ) ∣ (W'.apOfModel ℓ - W.apOfModel ℓ) := by
obtain ⟨W', hΔ', hW', h3', hφ⟩ := threeFiveAuxiliaryCurveExists W hΔ hW h5
refine ⟨W', hΔ', hW', h3', fun ℓ hℓ hℓW hℓW' hℓ5 => ?_⟩
exact_mod_cast
apOfModel_congr_of_torsionGaloisCongruent 5 Nat.prime_five W W' hΔ hΔ' hφ ℓ hℓ hℓW hℓW' hℓ5

👩🏻‍🎨 ミカ · 原文を読むための案内

threeFiveAuxiliaryCurveExistsからW′、hΔ′、hW′、h3′、hφを得ます。refineでこれらを返し、係数の合同だけを目標に残します。apOfModel_congr_of_torsionGaloisCongruentを適用し、exact_mod_castで数の型変換を合わせます。

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11章/全17章・Lean

パスポートを借りる作戦

別の曲線が仲間入り。ピップも代役を募集中。

ここまでと、この先

3を法とする直接の道には条件があり、そのまま進めないことがあります。3–5の作戦では、対応する情報を持つ補助曲線を用意し、別の入口から戻ってきます。

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
ピップ
「3の道が閉まった。黄色い助っ人の曲線を呼んで——そっくりさんではなく、mod 3の表現が分けられないほうのね。」
頼れる代役

物語 → 証明黄色い助っ人が役立つのは、3を法とする表現が既約だから。見た目が似た代役だけでは務まりません。

3に向いた助っ人W'.ModRepIsIrreducible 3
ミカ
「助っ人は存在定理が差し出します。私は存在を仮定していない——保証したのは定理です。」
助っ人にも条件がある

物語 → 証明助っ人の証明書は、条件つきの存在定理が用意します。ミカが都合のよい助っ人を勝手に仮定するわけではありません。

存在定理で助っ人を得るthreeFiveAuxiliaryCurveExists

物語の向こうにある考え方

threeFiveAuxiliaryCurveExistsからW′、hΔ′、hW′、h3′、hφを得ます。refineでこれらを返し、係数の合同だけを目標に残します。apOfModel_congr_of_torsionGaloisCongruentを適用し、exact_mod_castで数の型変換を合わせます。

5を法とする合同を表す式はどちら?

  • 5∣(aℓ(W′)−aℓ(W))
  • すべての素数でaℓ(W′)=5

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。

指紋が一致したら、次は持ち上げの仕組み。二つの工房を訪ねよう。

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

パスポートを借りる作戦

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 →