Up  「そもそも数とは?」の教授/学習マトリックス  


    「そもそも数とは?」に答えられなくて,自然数,分数,‥‥ の授業はできません。
    「そもそも数とは?」に答えられないのでは,自然数,分数,‥‥ を学習したことにはなりません。

    「そもそも数とは?」の教授/学習マップ (マトリックス) を,以下に示します。

    学校数学では,このマトリックスに対しつぎのように<個別縦断型>で教授/学習を進めていることになります:

    しかし,一般概念 (一般形式) としての「数」を理解しようとするときには,つぎのような<横断型>の教授/学習が加わらねばなりません:


「個数」から自然数 「線分の長さの比」から分数 「正逆2方向の移動 (1次元ベクトル) の比」
から正負の数
「平面上の移動 (2次元ベクトル) の比」
から複素数
 
量を対象化する
量の普遍対象 (universal object) を導入する
「個数」──普遍対象として「●」

「線分」
が普遍対象になる量

「直線上の移動 (1次元ベクトル)」
が普遍対象になる量 (「正逆2方向の量」)

「平面上の移動 (2次元ベクトル)」
が普遍対象になる量

量の和 () を対象化する
量の和では,交換法則と結合法則が成り立つ
(p+q) +rp+ (q+r)
p+qq+p
以上で,(量, ) が構成された
 
量の比を対象化する
量の比を対象化する
「個数」は,2量の比で,一方が<個>,
他方が<個>のいくつと見なされているもの。
「線分の長さの比」を対象化する。 「正逆2方向の移動 (1次元ベクトル) の比」
を対象化する。
「平面上の移動 (2次元ベクトル) の比」
を対象化する。
量の比の表現で数が出てくる
自然数


(「個数・自然数」は「量・数」として特殊過ぎて,「比」の解釈が不自然になる)
分数

正負の数

複素数 (2つの表現方法)

比は,「倍」(倍作用 ) と読める
量の表現:「単位(とする量)の何倍
「<個>がいくつ」
(→「個数」)
「単位長さの何倍」 「単位ベクトルの何倍」 「単位ベクトルの何倍」
(回転と大きさの倍)
倍の和を対象化する
倍の和として数の和 (記号+の用法) を定める
数の和を求めるロジック/アルゴリズム/式








数の和 + では,交換法則と結合法則が成り立つ
(m+n) +k = m+ (n+k)
m+n = n+m
倍の合成 (倍の倍) を対象化する
倍の合成 (倍の倍) として数の積 (記号xの用法) を定める
数の積を求めるロジック/アルゴリズム/式







数の積 x では,結合法則が成り立つ
(mxn) xk = mx (nxk)
x の交換法則が成り立つ
数の加法+と乗法x の間の関係
(m+n) xk = (mxk) + (nxk)
量の加法 ,量に対する数の倍作用 ,数の加法+・乗法x の間の関係
( m) n = (m × n)
( m) + ( n) = (m + n)
( ) n = ( n) + ( n)
以上で,((量, ), , (数, x, +)) が構成された
 
「数」の定義
1.「数」の定義:形式 (数, x, +) の定義
2. ペアノの公理で,自然数を定義。
3. 自然数から出発して「数の拡張」の方法で,整数,有理数,実数,複素数を定義。
「量」の定義
1.「量」の普遍対象の定義: 数の系 (数, x, +) に対し,系 ( (数, +), x, (数, x, +) )
2.「量」の定義:( (数, +), x, (数, x, +) ) と同型であるもの
 
「位 (位置)」を対象化する
(「位 (空間における位置)」の対象化は不自然 ) 位 (空間における位置) の表現
(ずらしの作用 の導入,「基準(とする点)から単位(とする量)の何倍」)
直線上の位置を表現する。 平面上の位置を表現する。
ずらしの作用 と量の加法の間の関係
(P ) = P ( )
以上で,(位, , ( (量, ), , (数, x, +) ) ) が構成された
 
「位」の定義
1.「位」の普遍対象の定義: 数の系 (数, x, +) に対し,系 ( 数, +, ( (数, +), x, (数, x, +) ) )
2.「位」の定義:( 数, +, ( (数, +), x, (数, x, +) ) ) と同型であるもの
 
「個数」から自然数 「線分の長さの比」から分数 「正逆2方向の移動 (1次元ベクトル) の比」
から正負の数
「平面上の移動 (2次元ベクトル) の比」
から複素数