Web Syllabus(講義概要)
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教養演習C(代数学の考え方)
英文名Liberal Arts and Sciences Seminar C
科目概要2025年度 後期/1単位
授業対象指定なし(M学部,ET学科,PT専攻,ST専攻,OV専攻,FR学部を除く) 水2/ [自由]M学部 水2/ [自由]ET学科 水2/ [自由]PT専攻 水2/ [自由]ST専攻 水2/ [自由]OV専攻 水2/ [自由]FR学部 水2
科目責任者宮﨑 直
担当者宮﨑 直
備考科目ナンバリング:L102-ME03/授業形態:演習

授業の目的

対称性を記述するために生まれた「群」という数学的概念について学ぶ。対称性とは「ある変換をしても変化しない」という性質のことであり、対称性を持つ図形や事柄は興味深い性質を持つことが多い。この授業では、具体例を通して群論の初歩とその応用について学び、代数学的な物事の考え方を身に付けることを目標とする。

教育内容

典型的な有限群の例である対称群と2 面体群の場合に限定して、群論の基本事項を学ぶ。また、その応用として、思い通りのあみだくじの描き方、平面図形の対称性の分類、代数方程式の解の公式などを学ぶ。

教育方法

【この授業は全て対面で実施します】
授業の前半に板書による説明を行い、後半にそれに関する問題演習を行う。毎回、教科書代わりのプリントを配布するため、教科書を買う必要はない。また、授業時間内に問題演習が終わらなかった場合は宿題となる。
【フィードバックの方法】問題演習の答案は添削して返却する。

準備学習(予習・復習)

【講義時間外に必要な学習の時間:15時間】
予習:授業前に配布されたプリントやノートを見返して、前の授業で学んだ事を理解しておくこと。
復習:問題演習で間違えた部分は直して、その問題を必ず自分で解けるようにしておくこと。

授業内容(シラバス)

担当者項目内容
1宮﨑 直
ガイダンス
授業の内容と進め方を説明する。また、集合の定義と記号を紹介する。
2宮﨑 直
置換とあみだくじ
置換という概念を定義し、置換とあみだくじの関係を説明する。
3宮﨑 直
思い通りのあみだくじの描き方
置換を隣接互換の積に分解する方法を紹介し、それを用いて思い通りの並び替えをするあみだくじを描く。
4宮﨑 直
2 変数の対称式
2 変数の対称式の定義と基本定理を紹介する。
5宮﨑 直
3 変数の対称式
3 変数の対称式の定義と基本定理を紹介する。
6宮﨑 直
群の定義
群という概念を定義し、その例として対称群と 2 面体群を紹介する。
7宮﨑 直
部分群
部分群の定義と性質を紹介する。
8宮﨑 直
ハッセ図
ハッセ図の描き方を説明する。また、4 次二面体群のハッセ図を描き、四角形の対称性を分類する。
9宮﨑 直
複素数
複素数と複素平面の定義と複素数の極形式表示について説明する。
10宮﨑 直
複素数の累乗根
極形式表示を用いて、複素数の累乗根について考察する。
11宮﨑 直
解と係数の関係
一般の次数の代数方程式について、解と係数の関係を説明する。
12宮﨑 直
対称群の作用と不変式
対称群の作用と不変式について説明する。
13宮﨑 直
3 次方程式の解の公式
3 次方程式の解の公式を構成する。さらに、正規部分群の定義を説明する。
14宮﨑 直
4 次方程式の解の公式
4 次方程式の解の公式を構成し、5 次方程式の解の公式がない理由を説明する。
15宮﨑 直
個別指導
個別に授業内容の確認や指導を行う。
No. 1
担当者
宮﨑 直
項目
ガイダンス
内容
授業の内容と進め方を説明する。また、集合の定義と記号を紹介する。
No. 2
担当者
宮﨑 直
項目
置換とあみだくじ
内容
置換という概念を定義し、置換とあみだくじの関係を説明する。
No. 3
担当者
宮﨑 直
項目
思い通りのあみだくじの描き方
内容
置換を隣接互換の積に分解する方法を紹介し、それを用いて思い通りの並び替えをするあみだくじを描く。
No. 4
担当者
宮﨑 直
項目
2 変数の対称式
内容
2 変数の対称式の定義と基本定理を紹介する。
No. 5
担当者
宮﨑 直
項目
3 変数の対称式
内容
3 変数の対称式の定義と基本定理を紹介する。
No. 6
担当者
宮﨑 直
項目
群の定義
内容
群という概念を定義し、その例として対称群と 2 面体群を紹介する。
No. 7
担当者
宮﨑 直
項目
部分群
内容
部分群の定義と性質を紹介する。
No. 8
担当者
宮﨑 直
項目
ハッセ図
内容
ハッセ図の描き方を説明する。また、4 次二面体群のハッセ図を描き、四角形の対称性を分類する。
No. 9
担当者
宮﨑 直
項目
複素数
内容
複素数と複素平面の定義と複素数の極形式表示について説明する。
No. 10
担当者
宮﨑 直
項目
複素数の累乗根
内容
極形式表示を用いて、複素数の累乗根について考察する。
No. 11
担当者
宮﨑 直
項目
解と係数の関係
内容
一般の次数の代数方程式について、解と係数の関係を説明する。
No. 12
担当者
宮﨑 直
項目
対称群の作用と不変式
内容
対称群の作用と不変式について説明する。
No. 13
担当者
宮﨑 直
項目
3 次方程式の解の公式
内容
3 次方程式の解の公式を構成する。さらに、正規部分群の定義を説明する。
No. 14
担当者
宮﨑 直
項目
4 次方程式の解の公式
内容
4 次方程式の解の公式を構成し、5 次方程式の解の公式がない理由を説明する。
No. 15
担当者
宮﨑 直
項目
個別指導
内容
個別に授業内容の確認や指導を行う。

到達目標

1.群論を用いて、対称性がどのように記述されるかを理解できる。
2.読み手を意識して、問題の解答を書くことができる。

成績評価の方法と基準

試験方法:その他 実施時期:試験期間外
筆記試験は行わず、授業内で行う演習とレポート(80%)、授業態度(20%)で総合的に評価する。なお、欠席は減点する。

学生へのメッセージ(その他注意等)

何かのデザインをしたり、パズルを解いたりするときに、私達は対称性を意識しています。対称性を理論的に扱うことのできる群論的な物の考え方は、様々な分野で役立つものだと思います。興味のある方は是非聴講して下さい。この授業は高校で数学 II・B を履修していることを前提として行います。

教材

種別書名著者・編者発行所定価(円)
教科書(なし)
参考書【完全版】天才ガロアの発想力小島 寛之技術評論社1,958円
教科書
署名
著者・編者
発行所
定価(円)
参考書
署名
【完全版】天才ガロアの発想力
著者・編者
小島 寛之
発行所
技術評論社
定価(円)
1,958円