実数に限らず、複素数・四元数・代数的拡大など広い範囲を含めても、 4つの式すべてを満たす元 x は存在しません。
答え:どの数体系でも4式すべてを同時に満たす x は存在しない。
5.
以下、VIPがお送りします
3EaDK
xは「数ではなく、なんらかの操作(演算や関数、変換など)を x と定義する」ことで、 以下の4つの式を満たす x を考えます:
アプローチ:「x を 1 に対する恒等変換」と考える
操作 x を「1に作用して何も変えない操作(恒等操作)」とすると: ・1 + x を「1 に x を加える操作」と解釈し、「x が 0 を返す操作」であれば成り立つ。 ・1 - x も同様に、x が 0 を返す操作なら成り立つ。 ・1 × x を「1 に x を掛ける操作」と解釈し、「x が 1 を返す操作」なら成り立つ。 ・1 ÷ x を「1 を x で割る操作」と解釈し、「x が 1 を返す操作」なら成り立つ。
加減乗除どんな演算に使っても元の数を保持する数を定義した数体系とかないの?
1 - x = 1
1 × x = 1
1 ÷ x = 1
を満たすxを求めよ
↓
実数に限らず、複素数・四元数・代数的拡大など広い範囲を含めても、
4つの式すべてを満たす元 x は存在しません。
答え:どの数体系でも4式すべてを同時に満たす x は存在しない。
以下の4つの式を満たす x を考えます:
アプローチ:「x を 1 に対する恒等変換」と考える
操作 x を「1に作用して何も変えない操作(恒等操作)」とすると:
・1 + x を「1 に x を加える操作」と解釈し、「x が 0 を返す操作」であれば成り立つ。
・1 - x も同様に、x が 0 を返す操作なら成り立つ。
・1 × x を「1 に x を掛ける操作」と解釈し、「x が 1 を返す操作」なら成り立つ。
・1 ÷ x を「1 を x で割る操作」と解釈し、「x が 1 を返す操作」なら成り立つ。
ここに矛盾がある:
・足し算・引き算では、x は 0を返す操作である必要がある。
・掛け算・割り算では、x は 1を返す操作である必要がある。
つまり、1に対する操作として、同時に「0にも1にもなる」ようなものが求められる。普通の恒等関数 f(1) = 1 や零関数 f(1) = 0 では片方しか満たせません。
・x は特殊オブジェクトで、次のような動作をする:
・「+ の後に置かれたときは 0 を返す」
・「- の後に置かれたときは 0 を返す」
・「× の後に置かれたときは 1 を返す」
・「÷ の後に置かれたときは 1 を返す」
→ すると、すべての式は成立:
⸻
結論:
x は「前の演算子によって異なる値を返すような文脈依存オブジェクト(操作)」であるとすれば、4つの式をすべて同時に満たせます。
文脈依存オブジェクトという概念には、数学的にもいくつかの意義があります:
・数理論理や型理論への応用
・プログラミングと数学の橋渡し
・自然言語や意味論への接続
・数学的遊びとしての創造力の源泉
特に、「固定された値ではなく、演算子との関係性によって意味が変わる存在」という観点は、これからの数学やAI、言語処理などにおいてますます重要になる視点です。