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折り紙と数学と意外な関係 - デジコミュ秋田2015 #dcakita
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Junpei Tsuji
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デジコミュ秋田2015 にて tsujimotter が発表した資料です。 デジコミュ秋田2015 http://www.digicommu-akita.net
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折り紙と数学と意外な関係 - デジコミュ秋田2015 #dcakita
1.
折り紙と数学の意外な関係 日曜数学者 辻順平 (tsujimotter) http://tsujimotter.info 2015/11/14 sat.
デジコミュ秋田
2.
ハッシュタグ #dcakita 2
3.
自己紹介 3
4.
辻 順平 (tsujimotter) 静岡県出身
-> 札幌(大学・大学院9年間) -> つくば(2年) 専門はコンピュータサイエンス(博士(情報科学)) でも数学が大好き(日曜数学者) 4
5.
日曜数学とは 本職とは別に 趣味で数学を愉しむ行為のこと • 好きなトピックを好きなだけ堪能できる • 自身の専門分野を数学に生かす 5
6.
3Dプリンタ 「触れるゼータ関数」として DMM.make にて販売中 (価格
4,001 円 (素数) ∼298,999 円(素数) ) ゼータ関数の3Dプロットの STLファイル プログラミング x 数学 触れるゼータ関数
7.
7 プログラミング x 数学 数学的なトピックを扱ったブラウザゲーム
8.
今回紹介するデモアプリも すべてこちらのページに置いてあります。 tsujimotter のポートフォリオ http://tsujimotter.info 8
9.
第8回ニコニコ学会β 数学セッション ニコニコ生放送タイムシフトにてご覧ください http://live.nicovideo.jp/watch/lv217015496#2:00:00
10.
日曜数学会 (専門性は問わず)数学が好きな人が集まって,数学の楽しさを共有する会 (2015年6月, 8月, 10月開催) ニコニコ動画で「日曜数学会」でタグ検索10
11.
ノラヤサイエンスバー@仙台 2015/07/11 11 photo
12.
tsujimotter のノートブック 辻が興味を持った 数学的なトピックについて 熱く語って語りまくるブログ http://tsujimotter.hatenablog.com 12
13.
数学について語るのが大好き とにもかくにも 13
14.
今日のテーマ 折り紙の数学 14
15.
トピックス 1. 折り紙を使って数の計算ができる 2. 折り紙公理 3.
正七角形を作ってみよう 15 [手を動かす時間] [手を動かす時間] [お話を聞く時間]
16.
折り紙を使って 数の計算ができる 16 トピック1 [手を動かす時間]
17.
題材: 正六角形 17
18.
折り紙でつくる雪の結晶 18 基本図形:正六角形
19.
19
20.
20
21.
21
22.
この線がポイント 22
23.
1 23
24.
1 1 2 24
25.
1 1 1 2 25
26.
1 1 2 60 p 3 1 2 p 3 2 26
27.
折り紙を使って 数の計算ができた 1 1 2 p 3 2 27
28.
折り紙の数学 「折り紙でどんな数の計算ができるか」が理解できれば 「折り紙でどんな図形を作れるか」も理解できる 折り紙 = 数の計算
と捉える
29.
折り紙で正六角形を作るためには 一辺の長さが “1” の円 60 29
30.
60 一辺の長さが “1” の円 30 ここの長さが折れればよい (正六角形の場合: ½)
31.
60 一辺の長さが “1” の円 31 ここの長さが折れればよい (正六角形の場合: ½)
32.
60 一般の正 n 角形に対して の部分の長さを折ることができれば, 正
n 角形自身も折ることができる 360 n 32
33.
折り紙操作によって どのような数を計算 できるのか? ギモン 33
34.
「折り紙によってできること を数学的に定式化しよう」 =折り紙公理 [藤田 (1991)・羽鳥
(2001)] 34
35.
折り紙公理 折り紙によって可能な7つの基本操作 35 トピック2 [お話を聞く時間]
36.
1 2 3 4
5 6 7 与えられるもの 得られるもの 36
37.
1 2つの平行でない直線から, ただ1つの交点を折ることができる 交点 37 折り目=直線
38.
2 2つの平行な直線から, これらと平行で等距離にある直線を 折ることができる 平行で等距離にある 直線 38
39.
5 異なる2点から, 垂直二等分線を折ることができる 垂直二等分線 39
40.
1 2 3 4
5 6 7 与えられるもの 得られるもの 定木とコンパスによっても作図可能 40
41.
1 2 3 4
5 6 7 与えられるもの 得られるもの 定木とコンパスによって作図不能 (折り紙固有の操作) 41
42.
放物線の接線が書ける! 三次方程式が解ける!! 正七角形が折れる!!! 42 折り紙によってできること その1 その2 その3
43.
放物線の接線が 書ける ん、どうやって? 折り紙では 43
44.
折り紙で放物線の接線が書ける 折り合わせる 放物線 デモアプリ: http://tsujimotter.info/origami/ 接線 デモアプリあり 点 直線
45.
放物線の接線が書ける! 三次方程式が解ける!! 正七角形が折れる!!! 45 折り紙によってできること その1 その2 その3
46.
三次方程式って何だっけ? ax3 + bx2 + cx
+ d = 0 一般には・・・ x3 - 2 = 0 2x3 + 3x + 6 = 0 46
47.
三次方程式が解ける いったいどうやって? 折り紙では 47
48.
7 48 異なる2点と異なる2直線からそれぞれ作られる 2つの放物線の共通接線を折ることができる 点 点 直線 直線 2つの放物線の 共通接線
49.
折り紙と三次方程式 折り重ねる デモアプリあり デモアプリ:http://tsujimotter.info/origami/cubic.html 傾き t が三次方程式の解 at3 +
bt2 - ct - d = 0 (b, a) (-d, -c) x = d y = -a
50.
放物線の接線が書ける! 三次方程式が解ける!! 正七角形が折れる!!! 50 折り紙によってできること その1 その2 その3
51.
正七角形が折れる! 折り紙では 51
52.
60 一般の正 n 角形に対して の部分の長さを折ることができれば, 正
n 角形自身も折ることができる 360 n 52
53.
一辺の長さが “1” の円 360 7 正七角形の場合: 53
54.
一辺の長さが “1” の円 360 7 正七角形の場合: 54 x = - 1 6 + 3 q 7 2
(1 + 3 p -3) 6 + 3 q 7 2 (1 - 3 p -3) 6
55.
x = - 1 6 + 3 q 7 2
(1 + 3 p -3) 6 + 3 q 7 2 (1 - 3 p -3) 6 は三次方程式 t3 + t2 - 2t - 1 = 0t = 2x の解 t = 2x とおくと 55
56.
正六角形の作図には や が必要 折り紙では や が計算できる 折り紙では正六角形が折れる! 1 2 p 3 2 1 2 p 3 2 + 56
57.
正七角形の作図には が必要 折り紙では「三次方程式の解」が計算できる + 折り紙では正七角形が折れる! x =
- 1 6 + 3 q 7 2 (1 + 3 p -3) 6 + 3 q 7 2 (1 - 3 p -3) 6 三次方程式の解 57
58.
放物線の接線が書ける! 三次方程式が解ける!! 正七角形が折れる!!! 58 折り紙によってできること その1 その2 その3 ほんとに折れるの?
59.
やってみましょう! 59
60.
正七角形を 折ってみよう 60 トピック3 [手を動かす時間]
61.
以下のページからダウンロードできます http://tsujimotter.hatenablog.com/entry/2014/07/07/234101 61
62.
最終目標 α. 「斜めの線」 β. 「三本線」 γ. 「クロスの線」 62
63.
63
64.
64
65.
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66.
66
67.
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68.
できあがり!!! 68
69.
ところで 69
70.
どこで三次方程式 でてきたん? 70
71.
折り重ねる (b, a) (-d, -c) 傾きが三次方程式の解 at3 +
bt2 - ct - d = 0 x = d y = -a a = 1, b = 1, c = 2, d = 1 とおくと・・・
72.
72こたえ:手順4の操作
73.
まとめ • 折り紙は数の計算ができる • 計算できる数を考えることにより,折り紙の可能性 を数学的に理解できる •
正七角形はたしかに折れる 73
74.
数学的知識は 新しいものの見方を提供してくれる 世界が広がる 74
75.
参考文献 • ロベルト・ゲレトシュレーガー 著「折紙の数学」森北出版(2002 年)定価:2,800円 •
トーマス・ハル 著 羽鳥公士郎 訳 「ドクター・ハルの折り紙数学教 室」日本評論社(2015年)定価:3,800 円 • 大野栄一 著「定木とコンパスで挑む数学」講談社 BLUE BACKS(1993年)定価:780 円 • tsujimotter のノートブック, http://tsujimotter.hatenablog.com 75
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