自然法則を数学を使って表現しその関係を探るというのが本講義の目的であるが、この章では(今後何度となくお世話になる)「関数」の例を示し、次の章で微分を、さらにその先で積分を考えるための準備をしよう。

自然科学を探求していくとき、

ある量Aを変化させた時に、それとは別のある量Bがそれに応じてどう変化するか?

を調べていかなくてはいけないことがよくある。この「AからBへの関係」(A→B)のことを「関数(function)」英語のfunctionは「機能」とか「作用」のような意味を持っている。と呼ぶ。「数」に限らず「何かを入力(インプット)したら何かが出力(アウトプット)される」働きを持っていればそれは「function(関数)」と呼んでも良いコンピュータ言語においても「関数(function)」という言葉があるが、コンピュータ言語における関数には「出力(アウトプット)がない関数(void関数)」もある。。数学的な意味で「関数」と言う時は数(もしくは数で表現できる量)を相手にしていることが多いが、数学だからと言って「数」を扱っているとは限らない。「関数」に似た、Aを決めればBが決まるという対応関係を表す言葉が「写像(image)」「イメージ」は「印象」「象徴」などの意味で使われることが多いが「映像」「画像」という意味もあり、数学での「イメージ(image)」は、ある量が別の量に(映写されるように)映されている様子を表現している。「関数」と「写像」の使い分けは必ずしも明確ではないが、「写像」の方が広い意味であることが多い。である。

 この変化させる数を「変数(variable)variableという言葉は「変化させることができるもの」という意味になる。」と呼ぼう。まず最初に変化させるある量Aは「独立変数(independent variable)」、それに応じて変化するある量Bは「従属変数(dependent variable)」と呼ぶ英語の「depend」は「依存する」だから、「従属変数(dependent variable)は何かに依存して変化する量、という意味を持つ。independentはその反対。。独立変数は文字通り独立に、好きに選ぶことができて、それに応じて従属変数の値が決まる、という意味を持たせたネーミングである実はある量が独立変数なのか従属変数なのかは、状況によって違う。たとえば実験する時には、1つの量を変化させつつもう1つの量を測る、ということを行うが、どの量を変化させるかは実験の状況に応じて変わる(変えることができる)。

 互いに関係のある量を計測する実験を何度も行うことによってし、それぞれの間にどのような法則があるかを求めていこうとすること、それが自然科学の始まりである。自然科学で計測するものは数であることが多いので、「ある数→また別のある数」という対応関係(「関数」)を調べていくことが多くなるのは必然的である。

 高校までの数学では独立変数にx、従属変数にyを使うことが多いが、これは別にそうでなくてはいけないというものではない。文字に何を使うかというのは全く本質ではない。

 「日本人はひらがなだって変数に使っていいじゃないか」とよく言うのだが賛同がなかなか得られない。
 

 xとyに「xを1つ決めればyが1つ決まる」という関係があるとき、「yはxの関数だ」と言う。下のプログラムでその実例を見よう。

 では、以下のページでアニメーションを使って「関数」を勉強していこう。

授業ではandroidタブレットを使って以下のページにあるアニメーションを実行してもらいながら行いましたが、今日使ったプログラムは、androidの携帯などにアプリとしてインストールすることもできます。
「多項式関数」をダウンロード(←クリックでダウンロードできない場合は「リンク先を保存」をしてください)
 インストールするためには、androidの「設定>セキュリティ>提供元不明のアプリ」で、「提供元がPlayストアでないアプリのインストールを許可する」にチェックを入れておいてください。

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