に と へ ある日の寄り道のようなお話

今日は、言葉について書こうと思う。
数学の話ではある。
だが、本当に書きたいのは数学ではないのかもしれない。

数学という営みは、曖昧さを一つずつ削り落としていく仕事である。だからこそ、その入口に置かれる日本語が、意外なほど大きな意味を持つ。
そのことを、私はある日の教室で思った。


「先生、また止まってる。」
机を囲んだ生徒たちが笑う。
開いた教科書には、二次関数の平行移動の例題。

そこには

$$
y=x^2
$$

$$
y=(x-1)^2-3
$$

が並んでいる。

その下には、

x軸方向に+1、y軸方向に-3だけ平行移動

と書かれていた。
私はその一文を見つめたまま、しばらく動かなかった。
引っかかったのは、数学ではない。
日本語だった。

「『x軸方向に』って、不思議な言い方だと思わないか。」
生徒は首をかしげる。

「教科書にも書いてありますよ。」
「そうなんだ。だから気になる。」

私は教科書の余白に座標軸を描いた。

「『x軸方向』と聞いて、何を思い浮かべる?」
「右と左。」

すぐに答えが返ってくる。

「じゃあ、小学生なら。」

少し黙ったあと、一人が言った。

「……x軸のほう?」

私はうなずいた。
数学では、「x軸方向」は「x軸に平行な方向」という約束で使われる。
だが、日本語だけを読めば、「x軸へ向かう方向」と受け取っても不思議ではない。
教科書は、

x軸方向に+1移動

と、書く。

その意味は、教室にいる私たちには分かる。
けれど、日本語そのものからは出てこない。

「でも、『+』があるから分かるんじゃないですか。」

生徒が言う。
たしかにそうかもしれない。
しかし、「+1」という記号もまた、約束事の上に立っている。
私たちは、その約束をいつの間にか身につけ、暗黙の了解を読み込みながら数学を読んでいる。

そして、私は助詞のことを考えていた。
「『に』と『へ』について。」

「東京に行く。」
「壁に近づく。」
「先生に話す。」

「に」は、対象へ寄っていく響きをもつ。
だから、「x軸方向に」と書かれると、「x軸のほうへ」という意味を感じる人がいても不思議ではない。

一方で、

「北へ向かう。」
「右へ曲がる。」
「未来へ進む。」

「へ」は進む向きを表す。

もし、

x軸正の向きへ1だけ移動

と書かれていたら、私は今日こんな寄り道をしなかったのかもしれない。
もちろん、教科書を書き換えようという話ではない。
慣れてしまえば、誰も困らない。
私自身も、その表現を使うことはある。

それでも、ときどき立ち止まってしまう。
数学は厳密さを求める学問だと言いながら、その説明に使う言葉だけは案外おおらかだったりする。
その少しの緩さが、ときどき子どもを迷わせる。
だから私は、ときどき授業を止めることになる。
問題を解くためには必要のない話もすることになる。

生徒から見れば、寄り道に過ぎないのだろう。
けれど、その寄り道で覚えたことのほうが、長く残ることもある。

窓から風が入る。

教科書のページが一枚だけめくれた。
そこには、いつものように、

x軸方向に+1、y軸方向に-3だけ平行移動

と書かれていた。

私はそのページをそっと押さえた。
数学を難しくしているのは、数式ではなく、
案外、日本語なのかもしれない。

自由度の逆説、あるいは変数をめぐる旅

星空の収束

深夜、私は机の前で、インターネットの海から拾い上げたひとつの数式を眺めていた。

それは、ある数学の問題だった。

\(x>0,\ y>0\) のとき、

$$
\frac{x^2+xy}{x^2+y^2}
$$

の最大値を求めよ。

一見して、少しばかり厄介なものに思えた。
変数が二つあるのだ。\(x\) と \(y\)。

それらは互いに独立して、好き勝手に動き回るように見える。分子も分母も、その動きに合わせて大きくなったり小さくなったりする。

何から手をつければよいのだろう。
しばらくの間、私はただ式を静かに眺めていた。

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本当に足りないのか、ただ見つからないのか

球と平面

方程式は二つしかない。
連立方程式になっている。

①式はこれ
\[
x^2+y^2+z^2=36
\]

②式はこれ
\[
2x+y+2z=18
\]

未知数は、\(x,y,z\) の三つであり、いずれも実数だという。

この時点で、少し嫌な感じがする。
「未知数が三つなら、方程式も三つ必要だ」
と知っている中高生ほど、ここで身構える。
一方で、まだそれを知らない生徒は、ただ手を動かす。

どこへたどり着くのだろうか。
どこかで、「思考」を問われる場面があるはずだ。
その瞬間を探してみよう。

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面積2の正方形を描くこと

√2を図で解説

机の上に、一枚の正方形がある。
いや、正確には、これから描こうとしている正方形である。
面積2平方センチメートルの正方形を描きたいと思う。
さて、この正方形の一辺は何センチメートルだろう。

「√2を求めなさい」と書かれると、急に数学らしい顔になる。
けれど、
「面積2の正方形の一辺は何センチメートルですか」
と聞かれると、話は少し違ってくる。
紙の上に描けそうな気がする。
定規で測れそうな気もする。
どこか遠い数学の国の話ではなく、机の上に置ける話になる。
だから、一度描いてみてほしい。

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嘘の釈明。平方根のお話2

平方根のお話

前回の記事の終わりで、私はこんなことを書いた。
「この文章には一つ嘘が混じっている」と。
だが、本当は少し違っていた。嘘は一つではなかったのである。
もっとも、嘘と言ってしまうのは少し気が引ける。正確さを少し後回しにして、まず景色を見てもらいたかっただけなのだ。
今日は、その続きを歩いてみたい。

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平方根という、不思議な名前について

平方根

平方根。
改めて口にしてみると、どこか奇妙な響きを持つ言葉だ。おそらく、初めて教科書でこの文字を見た中学生の多くは、心の中で小さく首を傾げるのではないか。

「なんで、こんな変な名前なのだろう」と。

それも無理のないことだと思う。

算数から数学へと至る道すがら、彼らは多くの言葉に出会ってきた。足し算、引き算、分数、あるいは比例。それらはどれも、名前を聞けばなんとなく意味の想像がつくものだった。 しかし、平方根はどうだ。

文字をそのまま受け止めれば、「四角い、根っこ」ということになってしまう。数字の話をしているはずなのに、なぜか植物の生々しい器官が頭をよぎる。これでは意味が分からないのも当然だ。

だが、ここで少し立ち止まってみたい。

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君の隣に座ることを望んでいても

円順列のアイキャッチ

第1章 円卓は回っても、人間関係は回らない

円卓は回る。しかし、何が回っているのだろう。

高校生四人が放課後、ファミリーレストランに入った。
案内されたのは丸いテーブルだった。
席に着くなり、A君が言う。

「この席、いいな」

理由を聞くと、左になんとなく思いを寄せる女の子がいて、右にも気心の知れた友人がいるからだという。

そのとき店員さんがやって来て、テーブルを少し回したとする。
すると、見えている景色は変わる。窓の位置も変わるし、店内の見え方も変わる。

けれどA君は困らない。

左には相変わらず「あの人」がいて、右にも同じ友人がいる。
その関係は何も変わっていないからだ。

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宇宙に浮かぶ立方体を「止める」方法

立方体の6つの面に、それぞれ異なる6色を塗る方法は何通りあるか?

数学の問題を解くとき、私たちはしばしば「計算」よりも大切な「視点」に出会うことがあります。
まずは、次の問題を一緒に考えてみましょう。高校数学の教科書でもおなじみの、シンプルですが奥の深い問いです。

【問題】立方体の6つの面に、それぞれ異なる6色を塗る方法は何通りあるか?
(ただし、回転させて同じになるものは1通りとみなす)

この問題、あなたならどう解きますか? 多くの初学者が頭を悩ませるこの「立方体の塗り分け」について、今回はある美しい解法で紐解いてみましょう。

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