人類の至宝(補足2)

もう少し、逃げないでお付き合いください。 私は数学が理解できなくて悶絶し、一時は絶望した経験の持ち主です。 ただ、 それは自分に数学の適性が無かったからでも、馬鹿だったからでもないことに、ずっと後になって気付きました。  早い段階で気付いていれば、自分の人生はまた変わったものになっただろうと思っています。  私は、理解できない感覚を肌で知っているので、分からない方に理解させることへの確信を持っているのです。

過去2回のご説明は、やや性急で、準備運動が足りずに、筋を痛めてしまった方もあるやも知れません。 今日は、より基礎的な部分のおさらいをさせていただこうと思います。

2の2乗は4ですね。 指数を覚え始めの中学生に、「それでは3の2乗は何?」と尋ねると、大抵、 「3の2乗=6です。」と答えますが、3の2乗=3×3=9 が正解です。  初めての人にとっては、このように、累乗の意味を理解するだけでも、ちょっとしたハードルがあるのです。

それでは、(2の2乗)と(2の3乗)を掛け合わせたらどうなるでしょう?  (2×2)×(2×2×2)=2×2×2×2×2=2の5乗(32)になるのです。
これより、2^2 * 2^3=2^(2+3)=2^5 ( ^ は乗、* は× のこと)のように計算方法を定義することが出来るのです。

同様に、(2の5乗)÷(2の2乗)を考えてみましょう。
(2×2×2×2×2)÷(2×2)=(2×2×2×2×2)/(2×2)=2×2×2 より、
今度は 2^5 ÷ 2^2 = 2^(5-2)=2^3 ということで、 指数の計算の約束がどう決められるかが分かると思います。

この約束に従って、(2の2乗)÷(2の2乗)を計算してみましょう。 同じ数を同じ数で割るのですから、当然答えは1ですが、 ここでは、忠実にさきほどの指数計算の手順を踏んでみましょう。
2^2÷2^2=2^(2-2)=2^0=1 となるわけです。 これより、任意の実数 a の0乗が常に1になることが納得いただけた と思います。
これでも納得しない方があるかも知れないので、ダメ押しにもう一つ例を挙げます。
(2の3乗)に(2の0乗)を掛けると、2の(3+0)乗=(2の3乗)になります。(2の0乗)が1以外では、この計算方法の 約束が成り立ちませんね。

前置きが随分長くなりましたが、以上が e^iθに、θ=0を代入すると、e^iθ=e^0=1となる理由です。(i×0=0)

また、任意の複素数が、2つの実数、a,b と虚数 i を用いて、x軸を実軸、y軸を虚数軸として、ベクトル同様に、 a + bi と複素平面上に表すことができることは、各自でおさらいしていただく必要があります。(昔の教科書や、関連Webサイトを ご参照ください。)