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高校

行列という変換

二行二列の数の表が変換を表し、行列どうしの掛け算もできます。

まず、身近な例で

四つの数の表で、点の動かし方を表せます。[1, t; 0, 1]なら(x, y)を(x + ty, y)へ動かします。tを変えて、(1, 1)の行き先を見よう。

(x, y) → (x + ty, y)

t = 1:(1, 1) → (2, 1)

この例と、本当の定義の違い

これは行列が働く一例です。表現では、もとの対称性を続けて行う規則も保つ必要があります。

ちいさな確認:考えてみよう

問いの数と、今動かしている図の数を見比べよう。何度やり直しても大丈夫。

t=2なら、図の表で(1,1)はどこへ動く?

答えと考え方を読む

(3,1)。 規則は(x,y)→(x+ty,y)。x=1、y=1、t=2を入れると(1+2,1)です。

3段階で考えよう

  1. 整数四つを二行の表に置きます。上の行(a, b)、下の行(c, d)。この表を点に掛けるのが変換です。
  2. ここで使う表は、行列式ad − bcがちょうど1、成分が整数のもの。Leanはこの仲間をSL(2, ℤ)と書きます。
  3. 表どうしを掛け合わせても、一つの表を逆に戻しても、同じ種類の表になります。LeanのSubgroup SL(2, ℤ)は、そうした移動で閉じた集まりを選んだという語彙です。

小さな例で確かめる

上の行(1, 0)、下の行(0, 1)の恒等の表は何も動かさないので、どの集まりにも入っています。

Leanの定義・原文の抜粋

Mathlib · db584cd · CongruenceSubgroups.lean

/-- The full level `N` congruence subgroup of `SL(2, ℤ)` of matrices that reduce to the identitymodulo `N`. -/def Gamma : Subgroup SL(2, ℤ) :=  SLMOD(N).ker

このLeanの読み方

説明文は二つの材料を挙げます。行列式1の整数の表SL(2, ℤ)と、Nを法とするさらに一つの選び方。正式な条件は次の定義の行にあります。

この言葉を使う章

6. ハサミ持ち込み事件8. ひみつの二重奏10. 3音だけのオーディション
わからない・道に迷った

ミカのたすけ舟

行列という変換

今は、一つだけ

まず「3段階で考えよう」を上から読みます。Leanの原文は、その後でも大丈夫です。

言葉をほどこう

二行二列の数の表が変換を表し、行列どうしの掛け算もできます。

このページの「この言葉の前に」に、先に知ると読みやすい言葉があります。

小さな手がかり

上の行(1, 0)、下の行(0, 1)の恒等の表は何も動かさないので、どの集まりにも入っています。

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。

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