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ガラパゴ数学

3,389 バイト追加, 2021年1月29日 (金) 16:22
編集の要約なし
'''ガラパゴ数学'''(がらぱごすうがく、Galapagothmetic)とは、多様体型オブジェクト上の座標または座標によって示される大きさを数と捉える数学の考え方(視点)である。がらぱごすうがく、Galapagothmetic)とは、多様体型オブジェクト上の大きさ(量)や位置(座標)を数と捉える数学の思考体系(視点)である。
==はじめに==
ガラパゴ数学は既存の数学とは異なる思考体系を持つことに注意されたい。
 
==数==
多様体型オブジェクト上の座標または座標によって示される量を ガラパゴ数学では、大きさや位置といった概念を適用可能なオブジェクト(数直線や複素平面、線形空間など多様体または多様体の一部とみなして扱うことができる概念)上における「大きさ」や「位置」またはそれらにラベリングされる名前の総称を数と定義する。ここでいう大きさとはオブジェクト上に想定可能かつ方向性や形状などを有する1次元(1階)以上の情報、位置とはオブジェクト上の特定の場所を指し示す無次元(0階)の情報であり、大きさに対してラベリングされる(された)名前を '''''' と呼ぶ。一般に多様体といえば「局所的にはユークリッド空間と見なせるような図形や位相空間」と表現されるが、ここでいう多様体型オブジェクトとは数直線や複素平面、線形空間のような多様体(の一部)とみなして扱うことができるオブジェクト(図形)の総称で、、位置に対してラベリングされる(された)名前を '''座標''' や '''量''' といった概念を適用可能という特徴を持つ。量とは方向性や大きさなどによって示される座標系の状態のことで、このようなオブジェクトに対し一定のルールに従って座標をマッピングしたとき、そのルールと座標全体を総称して '''座標系''' と呼ぶ。と呼ぶ。また、階数を落とした視点を想定することで大きさを広義の意味での位置情報とみなすことも可能であり、その場合の量も広義の意味で座標と呼ぶ。 
==座標系==
オブジェクトに対して何らかのルールを定めて各座標をラベリングしたとき、それらの座標の集合を '''座標系'''と呼ぶ。
ガラパゴ数学において主として扱われる座標系は以下のルールをベースとする。
* 座標系上の任意の座標を基準座標オブジェクト上の任意の大きさに対して $$\mathrm{P}$$ とラベリングし、これを基準量(原点基底)とし、とする。* オブジェクト上の任意の位置に対して $$\mathrm{0}$$ と名付ける。とラベリングし、これを基準座標(原点)とする。* 座標系の任意の量を基準量(基底)とし、同一のオブジェクト上に定められた基準 $$\mathrm{P}$$ と名付ける。と $$\mathrm{0}$$ によってそのオブジェクトの座標系を一意に定める。
===標準座標系===
標準座標系とは、$$\mathrm{P}$$ の大きさが1次元($$\mathrm{P}$$ が1階のテンソルを用いて表現可能)の場合の座標系である。具体例としては、実数や複素数など多元数範囲で表現可能なユークリッド座標系が挙げられる。
特に $$\mathrm{P}$$ を1階のテンソルとして表現できるとき* $$\mathrm{P}$$ の大きさを の大きさ(絶対値)を '''1''' と名付ける。とする。* $$\mathrm{P}$$ の指し示す方向を の方向性(符号あるいは偏角)を '''+''' と名付ける。とする。* $$\mathrm{0P}$$ を基準として を位置ベクトル、$$\mathrm{P0}$$ によって指し示される座標を をその起点とみなしたときの終点の位置に '''+1''' と名付ける。とラベリングする。
 混同の恐れがない限り、座標の +1 は単に 1 と略すことができる。
{| class="wikitable" style="text-align:center"
!
!ラベリング
!基準
|-
!大きさ情報
| 量
| 基底 $$\mathrm{P}$$(標準座標系:$$\mathrm{1}$$)
|-
!位置情報
| 座標
| 原点 $$\mathrm{0}$$(標準座標系:$$\mathrm{0}$$)
|}
==演算==基準量(基底) $$\mathrm{0P}$$ と 基準座標(原点) $$\mathrm{P0}$$ は任意に定めることができるため、同一のオブジェクトに対して異なる複数の座標系を想定することができる。の両者が一意に定まると座標系も一意に定まり、どちらか一方でも異なれば座標系も異なる。このことは、同一のオブジェクト上に異なる複数の座標系を想定可能であることを意味している。そのような異なる座標系においてそれぞれの座標を相互に変換(翻訳あるいは新規ラベリング)するプロセスを '''演算''' と呼ぶ。
{| class="wikitable" style="text-align:center"
!
!基準座標(原点) $$\mathrm{0}$$ が同一の座標系
!基準座標(原点) $$\mathrm{0}$$ が異なる座標系
|-
!基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ が同一の座標系
| 無変換
| 座標変換
|-
!基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ が異なる座標系
| 量変換
| 複合変換
|}
==演算=座標変換===同一の(または同一視可能な)多様体型オブジェクトに複数の座標系を想定したとき、異なる座標系同士の座標を相互に翻訳することを 「基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ が同一で、基準座標(原点) $$\mathrm{0}$$ の異なる座標系 A と B に対する座標変換」に該当する主な演算は'''加減算'''であり、以下の2つに分類される。 '演算''加算' と呼ぶ。''(足し算):A における 座標 a が B における 基準座標(原点) $$\mathrm{0}$$ に一致するとき、B における 座標 b は A における 座標 a+b:{| class="wikitable" style="text-align:center"!! 基準量! colspan="2" | 座標変換(座標翻訳)|-! 座標系 A| rowspan="2" | $$\mathrm{P}$$| a| a+b|-! 座標系 B| $$\mathrm{0}$$| b|}
'''減算'''(引き算):A における 座標 a が B における 座標 b に一致するとき、B における 基準座標(原点) $$\mathrm{0}$$ は A における 座標 a-b:{| class="wikitable" style="text-align:center"!! 基準量! colspan=加減算=="2" | 座標変換(座標翻訳)|-! 座標系 A| rowspan=加減算は「基準量(基底) "2" | $$\mathrm{P}$$ が一致し、基準座標(原点) | a| a-b|-! 座標系 B| b| $$\mathrm{0}$$ の異なる座標系 A と B に対する演算」に該当し、主に'''加算'''と'''減算'''の二種類に分けられる。|}
加算(足し算)===量変換===:A における 座標 a が B における 基準座標「基準座標(原点) $$\mathrm{0}$$ に一致するとき、B における 座標 b は が同一で、基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ の異なる座標系 A における 座標 a+bと B に対する量変換」に該当する主な演算は'''乗除算'''であり、以下の2つに分類される。
減算(引き算)'''乗算'''(掛け算):A における 座標 a が B における 座標 基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ に一致するとき、B における 量 b に一致するとき、B は A における 基準座標(原点) 量 a×b:{| class="wikitable" style="text-align:center"!! 基準座標! colspan="2" | 量変換(量翻訳)|-! 座標系 A| rowspan="2" | $$\mathrm{0}$$ は A における 座標 a-b| a| a×b|-! 座標系 B| $$\mathrm{P}$$| b|}
'''除算'''(割り算):A における 量 a が B における 量 b に一致するとき、B における 基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ は A における 量 a÷b:{| class="wikitable" style="text-align:center"!! 基準座標! colspan=乗除算=="2" | 量変換(量翻訳)|-! 座標系 A| rowspan=乗除算は「基準座標(原点) "2" | $$\mathrm{0}$$ が一致し、基準量(基底)| a| a÷b|-! 座標系 B| b| $$\mathrm{P}$$ の異なる座標系 A と B に対する演算」に該当し、主に'''乗算'''と'''除算'''の二種類に分けられる。|}
乗算(掛け算)
:A における 量 a が B における 基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ に一致するとき、B における 量 b は A における 量 a×b
除算(割り算):A における 量 a が B における 量 b に一致するとき、B における 基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ は A における 量 a÷b加減算と乗除算を合わせて'''四則演算'''と呼び、それらは次のような対称性を持つ。
{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! rowspan="2" | 演算
! colspan="2" | 座標系 A と B の関係
! rowspan="2" | 変換対象
! colspan="3" | 一致条件
! colspan="3" | 変換(翻訳)
|-
! 同
! 異
! 座標系 A
!
! 座標系 B
! 座標系 B
!
! 座標系 A
|-
! 加算(足し算)
! rowspan="2" | 基準量 $$\mathrm{P}$$
! rowspan="2" | 基準座標 $$\mathrm{0}$$
! rowspan="2" | 座標
| rowspan="2" | 座標 a
| rowspan="2" | =
| 基準座標 $$\mathrm{0}$$
| 座標 b
| rowspan="2" | →
| a+b
|-
! 減算(引き算)
| 座標 b
| 基準座標 $$\mathrm{0}$$
| a-b
|-
! 乗算(掛け算)
! rowspan="2" | 基準座標 $$\mathrm{0}$$
! rowspan="2" | 基準量 $$\mathrm{P}$$
! rowspan="2" | 量
| rowspan="2" | 量 a
| rowspan="2" | =
| 基準量 $$\mathrm{P}$$
| 量 b
| rowspan="2" | →
| a×b
|-
! 除算(割り算)
| 量 b
| 基準量 $$\mathrm{P}$$
| a÷b
|}
加減算と乗除算を合わせて'''四則演算'''と呼ぶ。
==既存の数学による説明==
例えば、加減算は直線の並進対称性である。「直線をどれだけ動かすか」を1つ指定しこれを a とすると、これは既存の数学では直線の持つ対称性の1つとなる。ガラパゴ数学では動かす前と後の直線を f(x)=a+x という関係性で同一視し、これを足し算とみなす。
 
==関連項目==
* [[ガラパゴ数列]]
 
* [[ガラパゴ累乗定理]]