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Topos Uranos

要約

この課は数の集合についての単元を開く。単元の道筋を示す。それは自然数から出発し、拡張を重ねて、整数、有理数、実数、複素数に至る道筋である。さらに、これらの拡張の歴史を、エジプトの分数とギリシアの通約不可能な量の危機から 19 世紀の厳密な基礎づけまでたどり直す。また、拡張を生んだ問題を正確に定式化する。それはつねに、手もとにある集合のなかでは解をもたない方程式である。そして、実数解をもつ方程式が複素数を経由することを要求するボンベリの例を検討する。最後に、これらの集合がコースの残りの部分、このサイトのほかのコース、そして科学と技術のどこで用いられるかを示す。

学習目標

  1. 単元の道筋を述べ、自然数から複素数へ至る構成の連なりに各課が何をもたらすかを説明する。
  2. 各拡張について、それを促す方程式を定式化し、それぞれの移行でどの性質が得られ、どの性質が失われるかを示す。
  3. 数の概念の拡張の主な段階を歴史的背景のなかに位置づけ、それぞれを推し進めた測定、計算、または基礎づけの問題を特定する。
  4. 数の集合が、コースの残りの部分、ほかのコース、そして科学的・技術的な応用のどこに現れるかを示す。

導入テスト

単元に取りかかる前に、出発点を測っておくとよい。このテストは自分で確かめるためのもので、採点はされない。どこで立ち止まるべきかを知るのに役立つ。最初の十問は単元の八つの内容の課を扱う。第六問と第七問はともに有理数の指数を扱い(そのうち後者は分母の有理化を扱う)、第十問は小数表示に戻って、文脈のある問題を立て、その結果を適切な四捨五入のうえ科学的記数法で答えさせる。同じ技能は、最後のまとめの課で、別のデータを使って改めて測る。最後の三問は、この単元が前の単元から既知とするもの、すなわち自然数についての余りのある割り算、最大公約数、ユークリッドの補題を確かめる。

導入テスト

単元を始める前に、自分の出発点を測りましょう。短い自己評価です。採点はされず、結果はあなたのブラウザーにだけ保存されます。

  1. 問 1これらの方程式のうち、R\mathbb{R} では解をもつが Q\mathbb{Q} では解をもたないものはどれか。

  2. 問 2整数の構成において、これらの自然数の対のうち、対 (3,7)(3, 7) と同じ整数を表すものはどれか。

  3. 問 3512−718\frac{5}{12} - \frac{7}{18} を計算し、結果を既約分数で答えよ。

  4. 問 4これらの分数のうち、小数表示が有限になるものはどれか。

  5. 問 5実数 xx(∣2x−3∣<5\abs{2x - 3} < 5 を満たすもの)全体の集合はどれか。

  6. 問 68−238^{-\frac{2}{3}} を計算せよ。

  7. 問 747−3\frac{4}{\sqrt{7} - \sqrt{3}} の分母を有理化した結果はどれか。

  8. 問 8kk がどんな値のとき、連立方程式 2x+3y=72x + 3y = 7、4x+6y=k4x + 6y = k は無数の解をもつか。

  9. 問 9C\mathbb{C} における方程式 z2−4z+13=0z^2 - 4z + 13 = 0 の解はどれか。

  10. 問 10閉め方の悪い蛇口から 22 秒ごとに一滴ずつ水が落ち、一滴の体積は 5.0⋅10−25.0 \cdot 10^{-2} ミリリットルである。365365 日の一年で、何リットルの水が失われるか。結果を、有効数字二桁に四捨五入して、科学的記数法で答えよ。

  11. 問 11前の単元から商 qq と余り rr はそれぞれいくつか(−29-29 を 66 で割る余りのある割り算において)。

  12. 問 12前の単元から8484 と 120120 の最大公約数を求めよ。

  13. 問 13前の単元から素数 pp が n2n^2 を割り切るとき(nn は自然数)、何がいえるか。