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Twitterで数学に関する話題を発信しています。本家のサイトはログインしなければ閲覧できない仕様になってしまったので,当サイトに移して誰でも見られるようにしました。(2023.8.1)

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

2人でじゃんけんをします。あいこの場合は再度じゃんけんをし,勝負がつくまでくり返します。このとき,勝負がつくまでのじゃんけんの回数の期待値を求めて下さい。

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

期待値が有限値として存在することは認めることにして,それをE回とします。じゃんけんを1回して2/3の確率で勝負がつけばそれで終わり。1/3の確率であいこになれば,終わるまでにあとE回必要。よって,E回=1回×2/3+(1+E)回×1/3となり,これを解いて,E=3/2です。

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

半径1の円周上に任意に3点A,B,Cをとったとき,△ABCの面積の期待値は,
2 ∫[0..2π] ∫[0..x] {-sinx+siny+sin(x-y)}/2 dydx /(2π)²
= 6π/(2π)²
= 3/(2π)
およそ0.48です。

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

円周上の3点ではなく,正n角形のn個の頂点から選んだ3点で面積の期待値Enを求め,lim[n→∞]En で求めることもできるようです。
http://kyuukoutau.web.fc2.com/math/triangle.pdf

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

GeoGebraを利用して,得点分布図から平均や標準偏差を求めるサンプルです。ついでに偏差値も求めます。
http://ggbtu.be/m2433967

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

フェルマーの小定理・オイラーの定理を確かめるスクリプトを作りました。a^nをnで割った余りを (a, n)=(0..φ(n), 1..n-1) について求めます。
https://hamadajuku.com/program/js/euler.html

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

合同式は一般角の表現にも利用できます。
cosθ=1/2 のとき,θ≡±π/3 (mod 2π)
z=1+i のとき,arg(z)≡π/4 (mod 2π)

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

整数以外も対象にするときは,合同式の性質のうち「a≡b, c≡d ⇒ a±c≡b±d」は成り立ちますが「a≡b, c≡d ⇒ ac≡bd」は成り立ちません。積に関しては「kは整数, a≡b ⇒ ka≡kb」ならば成り立ちます。

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

an≡bn (mod 2π) の両辺をnで割るときも,整数の合同式と似ていて,単純に割ることはできません。法が変わって a≡b (mod 2π/n) になります。例えば,複素数のn乗根がn個あることはこれで説明できます。

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

a^n (かなり大きい数) をbで割った余りを求める問題があります。a^nを小さくするのにいろいろな方法がありますが,基本は周期性です。地道にa¹,a²,a³,…をbで割った余りを調べて周期性を見つけるのも案外有効です。(算数ではそうやって解きます)

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

bが素数のときは,フェルマーの小定理 a^(p-1)≡1 (mod p) も有効です。この定理は,a^nに長さp-1の周期があることを教えてくれます。

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

bが素数でなくても周期性はあります。その場合も何か定理を使いたいのであれば,オイラーの定理 a^φ(n)≡1 (mod n) を使って下さい。

浜田昌宏 / 浜田塾@hamadajuku

ただし,フェルマー小定理のp-1も,オイラーの定理のφ(n)も,それが最小の周期とは限りません。周期は小さいほど有り難いので,この点はちょっと残念です。