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ガラパゴ数学

2,153 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量(量標)や位置(座標)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==
==数==
ガラパゴ数学では、量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「量」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。ここでいう量とは姿勢(方向性や形状など)を有する1次元(1階)以上の大きさ、位置とは特定の場所を示す無次元(0階)の情報のことで、量に対してラベリングされる(された)名前を 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 '''量標'''(英: potence)、位置に対してラベリングされる(された)名前を 、位置に対してラベリングされる(された)名前を '''座標'''(英: coordinate) と呼ぶ。また、量の階数を落とした視点を想定することで量を広義の意味で位置とみなすことも可能であり、その場合の量標も座標と呼ぶ。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。
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。
* オブジェクト上の任意の量に対して 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、これを基準量標とラベリングし、これを基準量(基底)とする。* オブジェクト上の任意の位相に対して オブジェクト上の任意の位置に対して $$\mathrm{0}$$ とラベリングし、これを基準座標(原点)とする。
* 同一のオブジェクト上に定められた基準 $$\mathrm{P}$$ 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(1階)の場合の座標系(実数、複素数、多元数などで表現可能な座標系)である。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。
* $$\mathrm{P}$$ の大きさ(絶対値)を '''1''' とする。
* $$\mathrm{P}$$ の方向性(符号あるいは偏角)を '''+''' とする。
* $$\mathrm{0P}$$ より 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==
基準量標基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ と 基準座標(原点) $$\mathrm{0}$$ 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
|-
!基準量標基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ が同一の座標系| style="text-align:center" | 無変換| style="text-align:center" | 座標変換
|-
!基準量標基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ が異なる座標系| style="text-align:center" | 量標変換量変換| style="text-align:center" | アフィン変換複合変換
|}
===座標変換===
「基準量標「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。
'''加算'''(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="2" | 座標変換(座標翻訳)
|-
! 座標系 A
| rowspan="2" | $$\mathrm{P}$$
| a
| a-b
|-
! 座標系 B
| b
| $$\mathrm{0}$$
|}
===量標変換量変換===「基準座標(原点) $$\mathrm{0}$$ が同一で、基準量標が同一で、基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ の異なる座標系 A と B に対する量標変換」に該当する主な演算はに対する量変換」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。
'''乗算'''(掛け算)
:A における 量標 a が B における 基準量標基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ に一致するとき、B における 量標 b は A における 量標 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" | $$\mathrm{0}$$| a| a×b|-! 座標系 B| $$\mathrm{P}$$| b|}
'''除算'''(割り算)
:A における 量標 a が B における 量標 b に一致するとき、B における 基準量標基準量(基底) $$\mathrm{P}$$ は A における 量標 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" | $$\mathrm{0}$$| a| a÷b|-! 座標系 B| b| $$\mathrm{P}$$|}  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。
乗除算と加減算を合わせて'''四則演算'''と呼ぶ。{| 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|}
==関連項目==
* [[ガラパゴ数列]]
 
* [[ガラパゴ累乗定理]]