20080511~
13と7と11の倍数の論理積は13と7と11の積の倍数である。
和ァ・・・
期間があいてしまった。熱が出て寝込んでた。
ところで、2/12の「複2次にした4次方程式」の件だけど これを結論にしたのは失敗だった。 そのうち図解も載せたいのだけど、2θというよりは4θの形にしたかったので ここまでやっておくべきだったと反省している。 ============== それと、2/14の「4=1+3次方程式」のほうで 方程式の係数qとθの関係をまだ算出していなかったので、ここで出してしまおう。 yを算出する途中でuというものをいったん算出するんだけど このuをθで表しておきたいのだった。 そのためにアークタンジェントを3分の1にしたものをθと置くと yは このように簡潔に、かつ整理整頓した形で書くことができる。 ではqとθの関係について分析を始めよう を3倍して となるが、ここでアークタンジェントを2変数から1変数の関数に戻してやると以下のようになる 両辺のtanを取るとアークタンジェントが消える 両辺2乗して ここで、ピタゴラスの定理(三角関数)に気づく tanの2乗に1を足したものはcosの2乗分の1に等しいので 逆数を取ると、分母にきていたqが分子にきて、気持ち悪さも消える 両辺ルートを取ると となって、cosの値は-1以上1以下なので、qの取りうる範囲は-2/3/√3以上2/3/√3以下となり、 前に求めたqの範囲とも一致する。 PR
前回は複二次式(2×2次式)として四次方程式を解いたが、今回は1+3次式として四次方程式を解く。
二次方程式の平方完成・三次方程式の立方完成に続く 四次方程式の同様のそれがすでに済んでいるものと仮定し、二次の項の係数はマイナス1とする。 前回は1次の係数をゼロにしたが、今回はゼロ次の係数をゼロとし、1次の係数をqとすると以下のように書けるが、 yでくくれるので、y=0と、 の3次方程式に分けることができる。 ここで3次方程式に関してはカルダノの公式を用いることにすると uの3乗とvの3乗は以下の定義となる。 ここでpというのは四次方程式におけるyの2乗の係数なのでp=-1である。 つまりこうだ また、この三次方程式の解yが3つとも実数になる条件というのは ルートの中身が負になって-q/2に純虚数が加減されることで uの3乗とvの3乗が複素共役の関係となることなので、以下のように書き換える。 このルートの中身が正の数であれば3つのyすべてが実数となるので、 と整理することができる。 これを因数分解すると このような不等式になるが、2つの積が正であるためには 2つの式両方がプラスか、2つの式両方がマイナスであればよい。 両方がマイナスになるqは存在しないため 両方がプラスになるqを計算すると このような範囲内のqであればyがすべて実数となることがわかった。 さて、yが実数になる条件はわかったが、yは具体的にどのような値になるのか まずはuの3乗とvの3乗の両方の3乗根を取る必要がある。 ここで、u,vの3乗を極形式にするとわかりやすいだろう。 u,vの3乗の絶対値は実部の虚部の2乗和のルートなので定数になって また偏角は となる。 ここでタンジェントの逆関数であるアークタンジェントの引数が2つになっているが これは本来アークタンジェントの1つの引数の範囲が-πからπまでしかないのを -2πから2πまでにするために引数を2つにしたものである。 すなわち、1つ目と2つ目の引数は約分が可能なので、以下のように整理することができる つまり、u,vの3乗は このように極形式に書き直すことができ 3乗根を取るには絶対値はそのまま3乗根、偏角は3で割ればいいだけなので このようにすんなりと表せてしまうのだ。 そしていよいよyの値を求めるのだが 1つ目のyの値はy=u+vである。 vはuの複素共役なので 実部を取り出してこのように簡潔に表現することが可能だ。 そのうえ、オイラーの公式を用いれば実部はコサインにほかならないので さらに簡潔に書けてしまう。 では、2つ目、3つ目の解であるy2、y3はどのようになるか である。 このwとはなんだろう? これは1の3乗根のうち1ではない複素数の2つのうちどちらか1つのことだ。 つまり これのことである。 wを3乗すると1になることを確かめておくといい。 また、w*はwの複素共役のことなので、wの、虚部の符号だけが異なるものだ。 これも3乗すると1になる。 u*=vであることも踏まえてまとめると このように綺麗に表すことができる。 これはつまり であるともいえる。あと、4次方程式としてはy=0が4つ目の解として加わる
二次方程式の平方完成・三次方程式の立方完成に続く
四次方程式の同様のそれがすでに済んでいるものと仮定し、二次の項の係数はマイナス1とする。 ゼロ次の係数をrとすると以下のように書けるが、 これはyの2乗についての二次関数ととらえることができるため、yの2乗について解くと以下のようになり これの平方根を求めるとyが求まるので このようになる。複合は同順ではなく独立である。 yが実数であるためにrはどのような範囲であればよいか? 内側のルートに着目すると1-4r≧0なので rは1/4以下であることがわかる。 また、外側のルートにも着目すると でもある。 変形すると以下のようになるが、 右辺は-1以上1以下なので両辺を2乗しても不等号は変わらず このようになり、2つ目のrの条件なr≧0であることがわかる。 したがって、yの解が実数であるためのrの取りうる範囲は0≦r≦1/4である。 さてここで、 の左辺をグラフ化することを考えてみると 左辺がx軸と交わる点は左右対称であることが想像できる。 yの取りうる値は-1≦y≦1であるので もしかしてこれは三角関数で表せるのではないかと閃いてみると仮定すると y=±sinθ、±cosθだとしたら、θとrの関係はどのようになるだろうか? まずは解であるyを±sinθとおいてみることにしよう ここで倍角・半角の公式を左辺に適用すると となり、cosの2乗の取りうる範囲は0以上1以下なので、rは0≦r≦1/4となり、理にかなっていることもわかる。 y=±cosθもやっておこう こちらも同様であることがわかった。 ±sinと±cosはsinかcosどちらか一方について、90度ずつずれた同じsinかcosであると考えることができるため、yの4つの解は位相が90度ずつずれたsin(またはcos)の多価関数という、シンプルな解釈を得ることができた
前回の続きなんですが、実際にSU(4)の生成子の中の3つの実数と6対の共役複素数から、固有値を求めるための4次の特性方程式を実装し、生成子のエルミート性から4次方程式の解が4つとも実数であることを確かめたのが以下の図です。
対角成分の実数をx,y,zとし、それ以外の共役複素数をa,b,c,d,f,gとして a,b,c,d,f,の実部をa1,b1,c1,d1,f1,g1、虚部をa2,b2,c2,d2,f2,g2とそれぞれ定義し、 15個のパラメータを-0.5~+0.5の範囲で一様乱数として、左から2列目に出現させてみました。 左から3列目は左から2列目の2乗で、一番下に15個の2乗和のルートを算出しています。 15個のランダムの値それぞれをこの2乗和のルートで割ったのを、規格化後として左から4列目に配置しました。特性方程式にはこの4列目のデータを用います。 念のため5列目には4列目の2乗を算出して一番下で和のルートを取り、1になることを確かめています。 そうすると特性多項式のグラフは右のようになり、 x軸と交わる点つまり4次方程式の解は必ず4つあることがわかるかと思います 4次方程式の解はフェラーリの方法で算出しました。
前回の続きですが、SU(4)に使ったa1,a2,b1,b2,c1,c2,d1,d2,f1,f2,g1,g2,x,y,zにrand()-1/2つまり-1/2~1/2までの一様乱数を入れて様子を見てみました。
4次方程式におけるAは純虚数、Bは実数、B+AとB-Aは複素共役、その3乗根同士も複素共役の関係にいつもなるようで、足すと常に正の実数になるようでした。 A>B≧0ってことですね つまりそれに2/3を足したCも常に正の実数で、Cのルートも同様でした。 C≧2/3 √C≧√(2/3) 一度複素数になってから実数の範囲に留まるのは興味深いですね。 SU(4)は変数が多すぎて解析できる気がしないのですが、傾向を見るとほとんど1に近い確率でこうなるようです この傾向まで出せると、ここから先の解析は比較的楽かもしれません 昨日かおとといの朝、こんな入れ物のカフェオレを飲んでいたら回転体の体積のことが気になり始めて 久しぶりに回転体の体積の公式を帰宅後にググっていました。 xを変数としたx=aからx=bまでの関数f(x)をx軸周りに回転させた回転体の体積Vは と出ましてね あれ?こんな感じだったっけ?って思ったんですがまあ道具が見つかったので使うまでです。 (二重積分で習った気もするんですけどね) x=0でf(0)=y1、x=Lでf(L)=y2となる直線をy(x)とすると y=(y2-y1)/*x/L+y1 となるので、このyをVの式に代入すれば体積は求まります。 なので、まずはyの2乗を計算しますと なので、 このようになります。 台形のときのような、上底とか下底の代わりになる上底面積や下底面積などの概念はありませんね? これで本当に合っているのでしょうか? =========== ということで、別のアプローチを拾ってきました。 大きな円錐の体積から、小さな円錐の体積を引き算するという方法です。 大きな円錐の高さはA2で、底面積は半径y2の円の面積。 小さな円錐の高さはA1で、底面積は半径y1の円の面積です。 とんがりこーんの先っぽを少しかじって捨てるようなイメージです。 A1とA2はいくつでしょうか? A1は、y(x)=0となるxの絶対値です。 A2は、A2-A1=Lを満たします。 を満たすxなので よって、A1=|x|なので A2は とわかります。 大きな円錐の体積はV2=πy2^2A2/3 小さな円錐の体積はV1=πy1^2A1/3なので、求めたい体積Vはその差である です。 2つのアプローチから算出された体積Vの式を見比べてみてください。 全然違うように見えるかもしれませんが、これは同じ式です。 因数分解を考えてみましょう。 このような公式がありましたよね?同じ式なのです。 また、y1をそのままにしてy2=0にしたり、y2をそのままにしてy1=0にしてみると、 ちゃんとただの円錐の体積の式になります。 y1=y2のときはどうなるでしょうか? これが何を意味するのかというと、円筒の体積です。 片方は円筒の式になりますね? もう片方は0/0になってしまいますね? ここでロピタルの定理の出番です。分母と分子をy1で微分し、y1→y2の極限をとってみますと ちゃんと円筒の体積になります。 分母と分子をy2でも微分してy2→y1の極限でも円筒の体積になることを確かめてみましょう
先月の通院くらいのころにはっと思いついたやつ
パウリ行列同士の積あるいは(反)交換関係がクォータニオンの基底同士の積みたいになるんだったら ゲルマン行列でできねえ道理はねえじゃねえか っつって e1=-iσ1 e2=-iσ2 e3=-iσ3 e4=-iσ4 e5=-iσ5 e6=-iσ6 e7=-iσ7 e8=-iσ8 [en,em] とか {en,em} とかって綺麗な形に…ならねええええええ! あのクソ忌々しい構造定数にたどり着いたぞ!!!!!ちくしょおおおおおお! 綺麗なのは実数ってことだけじゃねえか!!! でもこれはこれで添え字3つだし、レヴィチビタ記号のときはグリッド3つだけだったから グリッド8つの3次元配列とかやってみてもいいかもな…
6563というナンバーを見かけた。
64の2乗から1を引くわけだけど 65には13、63には7が素因数として含まれているので 65*63と1001=11*13*7の最大公約数は91になるはずだ。 ところで、63*65はいくつか 64は2の3乗の2乗なので2の6乗 64の2乗は2の12乗 2の10乗が1024なので、それを4倍して4096 4096から1引いて、4095 なるほどちゃんと5の倍数になっている。 また、4+5=9なので、9の倍数でもある。 5を2倍した10を409から引くと、399 9を2倍した18を39から引くと21でこれは7の倍数なので、4095も7の倍数だし 5を4倍した20を409に足したら429で 9を4倍した36を42に足すと78、 8を4倍した32を7に足すと39になってこれは13の倍数なので、4095も13の倍数 よしOKだ。 4095を1001で割ると、4あまり91
ある数10m+nがあります。m,nは整数です。
これが任意の整数Aの倍数かどうかを判定する式を作りたいとき、どうするか。 たとえば7の倍数判定だったらA=7で -m+2nが7の倍数だったら10m+nも7の倍数 13の倍数判定だったらA=13で m+4nが13の倍数だったら10m+nも13の倍数なんですが、 この4とか-2とか、Aを一般化したいわけです。 10m+n=A*z1 B2*m+B1*n=A*z2 としてみましょう。 (z1,z2、B1,B2も整数です) 1つ目の式を変形して、 n=A*z1-10m このnを2つ目の式に代入して B2*m+B1*(A*z1-10m)=A*z2 展開して B2*m+A*B1*z1-10m*B1=A*z2 mを含む項と含まない項に分け B2*m-10m*B1=A*z2-A*B1*z1 (B2-10B1)*m=A*(z2-B1*z1) こうした上で、A=7だったら B2=-1、B1=2とすると、左辺のカッコの中が-1-10*2=-21になって、両辺が7で約分できるので、判定式として成立します。 同様にA=13だったら B2=1、B1=4とすると、左辺のカッコの中が1-10*4=-39になるため、両辺が13で約分できて、これも判定式として成立します。 つまり、以下の形に変形することにより、任意のAに対して (B2-10B1)*m=A*(z2-B1*z1) B2とB1を定めやすくなる、というわけです。 ためしにA=4だと B1=1、B2=6とか B2=2、B1=-1とかで成立します。 32が4の倍数だと判別するために、後者を採用すると 下1桁2から、それ以外3に2をかけて6にして引き算 -4になってこれは4の倍数なので、元の数32も4の倍数と、ちゃんとできています。 A=3だったら B1=1、B2=1とすると たとえば36だったら下1桁6とそれ以外3を足した9が3の倍数だったら、元の数36も3の倍数 A=11だったら B2=-1、B1=1 121を相手にしてみると 下1桁1からそれ以外12を引いて11なので、元の121も11の倍数 とできます。 任意の数の倍数判定に使うことができます。 が、速度は遅いし、あまり役に立たないです。 2のべき乗と3のべき乗と5のべき乗と11のべき乗などを区別しません。 ですので、2や5のべき乗の倍数判定(十進数)では必ず割り切れるのでほとんど意味がありませんし 3や9の倍数判定、「各桁を足す」に対して、完全下位互換となりますし(おそろしく遅い) 11の倍数判定「偶数桁の合計と奇数桁の合計を引く」に対しても完全下位互換になります。 たとえば1053が3の倍数だということを確かめたい場合、 1+5+3=9なのですぐにわかりますが、今回の方法では 105と3を足した108が3の倍数か知るために8に10を足した18が3の倍数か知るために 1+8=9と、数珠つなぎのような地獄を味わうことになり、大変判定が遅くなります。 なお、ある数Aの倍数判定のための式は1つではなく、無数に作りだすことができます 100m3+10m2+m1とかにしたらどうなるんでしょうね?
昨日までの、35を13でわったあまりの判別方法
証明しようにも証明するべき式がうまく確立できなくてずっとモヤモヤしてた。 今朝さっきトイレに入って、ああそうか両辺を4倍すれば割り算入らないからいけるやん! ってことにようやく気づいた。 m,nを整数として、 10m+n って数があったとすると、これを13でわったあまりd1は mod(10m+n,13)=d1 mod(4n+m,13)=4d2 のd2と等しいので、d1=d2 これを証明すればいい。 たぶんこれでかつる。 modが邪魔なので 勝手な整数L1、L2を用意して 10m+n=13*L1+d1 4n+m=13*L2+4*d2 のd1=d2である(L1=L2とは限らない) という問題に変換できそう。 2本目の式から m=13L2+4d2-4n を1本目の式に代入して 10(13L2+4d2-4n)+n=13L1+d1 130L2+40d2-40n+n=13L1+d1 130L2-13L1+40d2-d1-39n=0 13(10L2-L1-3n)=d1-40d2 もしd1=d2=だったら、 13(10L2-L1-3n)=-13*3d 両辺ともに13の倍数になる というのはやり方が強引だろうか?? もしこの証明ができたら、13や7以外の、4とか5とか17とか11とか3とか 必要だったりまったく不要な下位互換だったりの任意の数で割ったあまりの判別方法も 作りだせるんじゃないかって期待してたんだけど うーん…これだけだとどうなのかなあ?いまいちピンとこない 今日は起きたばっかりでストレスもほとんどなかったから 整数を扱っても頭の端っこがキューっとならなかった。 どうも大学を出てから整数を扱おうとすると時々不調になる。 元々整数論みたいの好きだったと思うんだけどね、 意味もなく3や9で割ったあまりとか計算しまくってたし でもなんかこう、あらかじめ得意だった分野をあとから学業で学ぶときの僕って 舐めプする癖があるみたいで、そういうのに限ってダメになる傾向があるような気がする 整数論とか確率とか、あるいは英語全般とかね 整数論は特に、「ああ、デジタルね~」って感じで舐めプする人が多いんじゃないかって 数学ガール読んだときに思った
昨日は、「下1桁を4倍してそれ以外と足して13で割る」っていうのは
本来は「下1桁以外を4分の1して下1桁と足して13で割る」から派生したオマケなんだよ っていうのを強調したくて、つい忘れていたんだけど、別アプローチがあるんだ。 というのは、「下1桁を4倍してそれ以外と足す」までは同じなんだ。 35を13で割ったあまりの例で見てみよう。 下1桁5を4倍して20 20と3を足して23 ここから事情が変わる。 ここで23を4で割ってさらに、それを13で割ったあまりを考えるんだけど 23は4の倍数じゃない。 そこで、今度は23に13の整数倍を足し引きして、4の倍数に持ってくる。 ちょうど、23+13=36が4の倍数になっている。 36÷4は9だ。 だから、元の数である35を13で割ったあまりも9 昨日の話とつじつまが合っている。 計算尺的な楽しみはこのアプローチでも相変わらず残ってくれる 4等分するときに物差しの折り紙をしたいのだ。 都合のいいことに、折り紙をした際の誤差は、整数を扱っているからという理由で キズモノのCDをコピーするみたいにノイズを消し去ることができる。
chouchoが舞えば気象兵器が儲かる
ローレンツ方程式 ほれ3行 '(ダッシュ・プライム)は微分を意味するので、この3行の方程式は連立微分方程式です。時間tで微分します。 なお、非線形ですので行列は帰って、どうぞ。 x,y,zが求められるべき関数で、x(t)、y(t)、z(t)らしいです。 p,r,bはパラメータです。 p=10、r=28、b=8/3っていうのが割りと注目されるらしいです。 今回数値計算でシミュレーションしましたが、初期値はx=10、y=12、z=15を参考にしました。 一度オイラー法での差分方程式によるシミュレーションを試しましたがすぐに変な値に収束してしまうので、ルンゲ・クッタ法でやり直したらExcelでもうまくいきました。陰的とかブッチャー配列とか知りません。古典的でやりました。 ルンゲクッタ法は以上のような手続きを取るそうです。 積分における短冊・台形近似をシンプソンの公式にしたやつの微分方程式版と言われて言葉ではなんとなく把握したけども、いまいち理解していません。 ですので、応用が利かず、たとえばy'=-xz+rx-yの場合任意の関数fはf=-xz+rx-yなのでf(x,z,y,t)なんでしょうが今はx,zのことは考えなくていいとして yにxとかzとか掛け算されてたらどうしよう!?gkbrとか思ってたんですが3本の式とも杞憂に終わってしまって助かりました。 たとえば y'=xyとかだったらどうしよう?って話でした! (PC版ではクリックすると原寸大が見れます、スマホ?ピンチアウト(スワイプみたいなあれ)でなんとかなるんじゃないすか(適当)) xの構成方法と、xに関するk1~k4の計算方法を図に記述しました。 y,zも同様です この状態で、h=0.01、n=2000くらいまで計算させました。 それからですね、 こんな感じの3次行列を用意します。 「x軸回転」のすぐ下にdegreeの角度θ、そのさらに下にradの角度θを格納し、行列の意味は こんな感じです。これをy軸回転、z軸回転で同様に繰り返し このような感じに並べます。 一番下の3次行列はx,y,z、3軸回転行列の積で このような意味合いです。 =MMULT(MMULT(x軸:x軸,y軸:y軸),z軸:z軸) という演算をやっています。配列全体に染み渡らせたいときは、演算させたい範囲を囲ってctrl+shift+エンターです。 なお、sinの符号は、片方がもう片方の逆符号であればどっちがプラスでもいいです。どうせ逆回転になるだけなんで。 そうして出来上がった3D回転行列を、 元のx,y,zに作用させましょう。 =MMULT(x:z,$合成行列) そうして出来上がった新しいx,y,z座標のxとyだけをグラフに反映させると このようになります。 x→y→z軸の順番で、180度ずつ回転させてますので、全部の回転が済めば元の回転角に戻ります この図が動く仕組みを説明しましょう まず now()-today() を入力します。 関数now()は時刻込み今のの日付のシリアル値を出力します。 関数today()は、時刻抜きの今日の日付のシリアル値を出力します。 シリアル値というのは、1900年1月1日の0時0分0秒を「0」とし、24時間を「1」と定義した表現方法なので、 たとえば同日の朝6時というのは0.25という数値になります。 6:00と打って、書式をシリアル値から数値に戻すと、0.25になっているはずです。 また、1900/2/1と「イコールなしで」打てば、1月1日から数えて32日目なので、書式を数値に戻すと32になるはずです。 これらを踏まえて、日付に半角スペースを入れてから時刻を入力すると、たとえば 1900/2/1 6:00:00 でしたら、32.25という数値になります。 now()はたとえば今が2019/6/4の10:57だったら 2019/6/4 10:57のシリアル値を算出するので 43620.45758 ぐらいの数値になります。 実はこの数値、一番小さい桁を見ると、ミリ秒単位ぐらいで動いています。 F4を連打するとうごめいているのがわかるかと思います。 これを動画の媒介変数に用いることができます。 たとえばnow()の値を700万倍に拡大してグラフに反映させることができれば、目に見えて動きます。 が、整数部が5桁もあるので、700万倍したらオーバーフローしてしまいます。 これを解決する手っ取り早い方法として、(色んな方法がありますが)「関数today()で関数now()を引き算する」というのがあげられると思います。 必ず1未満の数値になりますし、引き算という演算を行っているため、Excelはシリアル値ではなく数値と勝手に解釈して出力してくれます。 今回は、180度の回転を3回繰り返したいので、180×3=540°の周期が必要です。 ですので、now()-today()を700万倍した数値を540で割り算した剰余(あまり)が役に立ってくれます。 剰余の関数はモジュロ演算なので、modという関数です。 A=mod(700万*(now()-today()),540) という演算を行います。 x,y,z軸の回転角θ1、θ2、θ3のdegreeにそれぞれ θ1=IF(A<=180,A,180) θ2=IF(A<=180,0,IF(A<=180*2,A-180,180)) θ3=IF(A<=180*2,0,A-180*2) と入力すると、上のように動くグラフが作れます バタフライ効果という名前の由来そのものが ・「蝶が舞えば気象兵器が儲かる」 と ・ローレンツアトラクタのグラフが蝶のように見える の2種類あるというのがなんとも、 2つの過去が1つの未来に収束したみたいで興味深いです シュタッL・ψ・卍=3ゲー |
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プロフィール
HN:
量子きのこ
年齢:
44
HP:
性別:
男性
誕生日:
1981/04/04
職業:
WinDOS.N臣T
趣味:
妄想・計算・測定・アニメ
自己紹介:
日記タイトルの頭についてるアルファベットは日記の番号です
26進数を右から読みます 例:H→7番目、XP→15(P)×26+23(X)=413番目。 A=0とする仕様につき一番右の桁はAにできませんのでご了承くださいズコー
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