連絡プリント

筑波大学生物資源学類 平成 25 年度 基礎数学 I: 13 週目 (2013/07/11) 連絡プリント
担当: 奈佐原 (西田) 顕郎 (nasahara.kenlo.gw@u.tsukuba.ac.jp 生農 E104 TEL:853-4897)
授業ウェブサイト: http://ryuiki.agbi.tsukuba.ac.jp/lec/13-math/
ださい。今後の授業や実験・研究などで必ず役立つで
1 数学リメディアル教材の誤植訂正
しょう。
P196 左段, 上から 6, 7 行目:
以下のテキストが, 上記の 4, 5 の演習科目で推奨さ
れています (3 学の書籍部で売っています):
1
3x2
5x4
7x6
−
+
+
+ ···
1!
3!
5!
7!
1
x2
x4
x6
=
−
+
+
+ ···
0!
2!
4!
6!
誤: (sin x)0 =
山田剛史・杉澤武俊・村井潤一郎『R によるやさし
い統計学』オーム社
3 よくある質問
1
3x2
5x4
7x6
正: (sin x)0 =
−
+
−
+ ···
1!
3!
5!
7!
1
x2
x4
x6
=
−
+
−
+ ···
0!
2!
4!
6!
• テストで, 不正解になった解答の, どこがどう間違
えているのかがわかりません。
... そういうときは質問に来て下さい。
2 お知らせ・注意
• 私は生物学コースに行こうと思うので, 2 学期の
次回 (2013/07/18) 授業は, 紙工作で全微分を学びま
「基礎数学 II」は履修する必要無いと思うのです
す。はさみと糊 (またはセロテープ) を持参して下さ
が, どうでしょうか?
い。忘れた人は, 授業を受けることはできません。
... 何を履修するかは, あなた自身で決めればよいと思
次回 (2013/07/18) 提出のレポート (今週出題分) の
います。ただ, 生物学には, 数学を必要としない分野も,
範囲は, 第 12 章の残り (問 278 から問 304 まで) です。
数学を必要とする分野もあります (素数ゼミって知っ
ていますか?)。それはどのコースでも同じ。「数学がで
当学類の統計学教育は, 以下の流れで構成されます:
きないと, なんちゃらコースは無理」とか, 「なんちゃ
1. 1 年次春 AB: 自由科目「基礎から学ぶ統計の世界」
らコース以外に行くならば数学は不要」などと考える
2. 1 年次春 ABC: 基礎数学
のは正しくない。この文章の「数学」の部分を「物理
3. 1 年次秋 ABC: 統計学入門
学」
「化学」
「生物学」
「経済学」などに置き換えても同
4. 1 年次秋 ABC: 数理科学演習
様のことが言えます。
以前も言いましたが, この授業は, 特定のコースのた
5. 2 年次春 C: 統計学基礎演習
1, 2 は基礎の準備 (高校の復習と統計学に必要な数
めではなく, 当学類での学究にあたって, 幅広く基礎に
学) です。3 は, 大学レベルの統計学の初歩を学びます。
なる数学を学ぶのです。2 学期は, 1 学期以上に, 他の
4, 5 では, 計算機を使って, 実際の解析を学びます。
授業・実験科目の内容にリンクした数学を学びます。
4, 5 で必要になるのが, R というソフトウェアです。
• でも, 何もかも全てを勉強するのは無理ですよね?
R は, オープンソースソフトウェア (仕様が公開されて
いる無料ソフト) であり, 学術研究の世界で圧倒的に普
... だからこそ, 基礎を学ぶのです。基礎は多くの学
及しています。Excel のような表計算ソフトではでき
問に共通する考え方です。基礎がきちんとしていれば,
ないような複雑・大規模な解析やグラフィック表示が
必要なことを必要な時に手際よく学ぶことができます。
可能です。
R は 誰 で も 無 料 で ダ ウ ン ロ ー ド で き, Windows,
4 レポート用の発展問題
Mac, Linux など様々な OS のコンピュータにイン
正答するとハンコ 1 個をボーナスとして加点します。
ストールできます (もちろん学情サテライト端末にも
入っています)。夏休み中に統計学やコンピュータの
発展問題 13-1
勉強をしたいという人は, ぜひ, R に挑戦してみてく
第 1 章で見たように, 整数乗や実数乗は, 指数法則が成
1
り立つように定義されたので, 指数法則が整数や実数
0.000006 程度です。
について成り立つのは自明である。しかし, 「複素数
• 統計は嫌い。
乗」は第 12 章ではじめてテーラー展開を用いて定義さ
れたので, 指数法則が複素数について成り立つことは
... 多分, 食わず嫌いだよ。
まだ(皆さんは)証明していない。そこで, a, b を任意
• 統計の話が今までの中で一番難しく感じます。
の複素数とするとき,
... よくわかります。統計は,数ある数学の分野の
ea+b = ea eb
中でも特有のクセがあるように思う。このクセを
が成り立つことを, ex のテーラー展開 (式 (12.57)) を
克服できたのは,僕は 3 年生になってからでした。
使って証明せよ。
(山崎)
ヒント: 上の式にテーラー展開を使えば, 両辺とも,
a, b の 2 変数の多項式になる。0 以上の任意の整数 k, s
• むずかった。/ 数学は難しい。
について ak bs の項の係数が, 左辺と右辺で一致するこ
... だからこそ勉強する価値がある。
とを言えば良い。左辺の展開では二項定理を使う。
• 統計学を理解するために,語句をしっかり理解し
ようと思います。
5 前回 (6/27) のアンケートから
... イメージや感覚だけでは理解できないものも,
みなさんが書いてくれたアンケートを TA が入力
語句の定義をしっかり理解すると, かなり理解で
し奈佐原や TA が返答をします。末尾に ( ) で名前が
きます。
入っているものは TA からの返答です。
• 飛行機会社がなぜ潰れないのか分かって驚きでし
• 集中でははやすぎてよく分からなかったけど,少
し理解できた…? 気がする。テストの表が終わら
た。
なくてヤバイ。
...
√
n の法則ね。
... おもて面は高校数学の基本だけなので, さすが
•「100 人乗っても大丈夫」は「1 人乗っても大丈夫」
にもう終わらないと... リメディアル教材の「はじ
より確信を持って言えるのかもしれない。
めに」に書かれた勉強法を守っていますか?
... 確かに。あの物置きは統計学に守られていたの
だ。(山崎)
• 統計が楽しいものだということが分かった。/ 統
計は思っていたよりも奥が深かった。しっかりと
• 統計学が生活の中でいかに役立っているか実感し
理解する勉強をしたい。/ 統計っておもしろい。
すごい実用的で感動。
た。/ 統計は実生活に役立つなと感じた。今まで,
... 21 世紀で最もセクシーな職業は統計学者 (デー
あまり数学を日常生活と関連づけて考えたことは
タ・サイエンティスト) らしいです。
なかったけど,今回はすごく数学を近く感じた。/
統計学って色々な所で使われているんだなと思い
ました。
• 今日の授業,すごく楽しかったです。/ おもしろ
かった。
... 役に立つかどうかは智恵次第。知識と智恵の,
... 良かった。
両方が大切。
• 予習で分からなかったところが授業で分かってよ
• 男が生まれるか女が生まれるかは世界 70 億人で
考えたら誤差はほんとにほんとに少ないんですね。
かった。/ いつもより熱い授業だったと思います。
... 標本サイズが 70 億なら, 男か女かほぼ半々の場
それに分かりやすかった。リメディアル読んで,
「は?」ってなった所が分かった。
合の二項分布の平均値の標準偏差 (男の子が生ま
√
... 予習の成果だね!
れる確率の推定値の標準偏差) は, 0.5/ 70 億 ;
2
• 11 章の中の記述がなかなか理解できなかった。
• 世の中で生きていくためには統計がすごく大事で
... わかりにくかったところを教えて下さい。書き
直しますので...
あるにも関わらず,高校の授業で扱ってもらえな
いのはヤバいんじゃないですか?!
• まだまだ統計の勉強量が足りないようです。数理
... 私もそう思います。ていうか, 2 次方程式の解
生態学の生態系の分野を理解するのに必要なので,
の分離とか放物線が特定の形になる条件とか, あ
がんばりたいです。
んな無意味な数学をやめて, 全員に微積分や自然
... 2 学期の基礎数学 II で, 数理生態学の話題を扱
対数, exp, ルート n の法則を教えるべき。
います。期待してください。
• ロジックを用いて数値を推定するのはおもしろ
• 統計を初めてまともにやれて良かった。
かった。今日教わった統計学のキモを忘れないよ
... 統計学を「まとも」に学ぶには, 最低でも, 微分
うにしたい。
積分, 指数, 対数が必要だからね。そういうのを知
... 断っておくと, あの「キモ」は私の独断ですか
らない人がいると, どうしても, 「とにかくそうい
ら。
うもの」みたいな教え方にならざるを得ない。
• クラスみんなで一案だすのがおもしろかった。/
• 統計学は本当に面白いと思います。
計算でわかることがいっぱいあるのだとわかっ
... 「誤差の 2 乗が足されるのだ, それが統計学の
た。/ 日本の成人男性の数をクラスみんなで話し
真髄なのだ」と気づいたら, 世界が違って見えるは
合ったが,全体の人口等の要素から考えると割と
ずです。
近い値が出せると思った。
... 意外に楽しかったね。またやりましょう。代
• 誤差が単純に足しあわせたものにならない理由が
表になった人は, ほんとにすばらしいと思います。
わかった。
ありがとう!
... ただし, 「誤差の 2 乗が足される」には, 「誤差
が互いに独立である」という条件が必要です。こ
• 3 クラに単位あげてやって下さい。/ 3 クラすご
の条件は, 実に多くの人が忘れています。危ない
い!! / 「ばらつきは 2 乗同士が足される」という
ことだと思います。もしも独立性が保証されなけ
統計学の肝はとてもしっくりきました。20 歳の男
れば, 「誤差を単純に足し合わせる」のが正しい
子の人口を予想するのが面白かったです。3 クラ
(安全な)アプローチです。
に負けたのが悔しかった…けれども 3 クラの精度
がすごかったです。
• 標準偏差そのものは,2 乗足すルートだが,それ
... ほんと, 3 クラは素晴らしかったね。
ぞれの標準偏差も,2 乗足すルートで計算しても
• 標準偏差の理論は,「基礎から学ぶ統計の世界」よ
いい,というか精度が高まるのは面白い。しかし,
これは,真理ではなく,あくまでも確率なんだと
りわかりやすかったです。
思った。けどまだもやもや。
... その講義を聞いてたからそう思うのですよ。同
... 条件がついていますが, 立派な理論です。
じ事を学ぶにも, 1 回目より 2 回目の方がわかりや
すいものです。
• 棒の長さを足したときの合計の誤差を受けいれる
ことには抵抗があったけれど体重の合計の誤差に
• 統計学難しいけどおもしろそうです。集中とって
は抵抗がほとんどなかった。たぶん(設計とかを
なかったので秋までに統計の入門書を読もうと思
イメージして)「最悪のケースを想定したい」と
います。/ 統計学難しそう。集中とってなかった
思っていたのでしょう。
ので不安です。/ 今回の範囲をよく復習しようと
... いろんな例を考えることが理解には必要です
思った。
ね。
... リメディアル教材の統計の部分をしっかりマス
3
ターすれば大丈夫だよ。
... そこは授業では説明していない。テキストの
「誤差伝播の法則」のところを読んでください。
•「ふんだりけったり」,「泣き面に蜂」といったこと
• やっと大学らしい数学になったので,これからの
わざが生まれるくらいなので悪いことは続くと思
う。悪いことはそう続かないというコメントに対
授業が楽しみだ。
して。
... ようやくスタートラインだね。
...「悪いことはそう続かない」6=「悪いことは決し
• レポートを終わらせることだけに集中していたた
て続かない」
め,内容を理解できていない部分が多くテストが
• 2 m ± 3 cm と 1 m ± 4 cm の話。毎回出た誤差
全然解けなかった。
は ±2 cm の場合も,±1 m の場合もあると考えら
... 数学は 1 回やればすぐわかるというものではな
れる。この 3 cm,4 cm という数値はどうやって
いので, じっくり何回もやり直す必要があります。
決めるんですか。
• あるひとつの定義を理解するためにある定義から
... 何回も同じ測定をして, 標本標準偏差を出せば
いいのです。
たどって理解しなきゃいけないので,理解不足は
致命的だと思った。
• リメディアルの p.166 の例 11.14 の秒針が特定の
... 積み重ねはほんとに大切です。
値をとる確率は 0 というので,1 つの値をとる確
• C モジュールになって予習やレポートの余裕がで
率が 1/∞ になっていってしまうから 0 というの
は理解できるのですが,確率が 0 ということはそ
きる! …はず。
の事象はおこらないということなのに,でも秒針
... がんばれー!
は 1 つの値をとっているというのがきもちわるい
• テストの日付,年を書き忘れました。今までは書
です。起きているのに起きないことにされている
のがなんかイヤです。
いていたのに…。本当に悲しいです。
... 「確率が 0 ということはその事象はおこらない
... 毎年, 長いテストになると, 日付を書き忘れる
ということ」というのが間違いなのです。
人が続出します。たぶん, いつもより念入りに準
備しているので, 始まってすぐに(記憶が薄れる前
• 物理学実験では,「誤差」ではなく「不確かさ」と
に)問題にとりかかろうとするために, 日付を書く
いう言葉を使っていました。また,
「誤差伝播の法
のを後回しにしちゃうのです。
則」に相当するのが「不確かさの伝播則」でした。
• かっこの形は ( ) と [ ] で何か違うのですか?
「誤差」と「不確かさ」の言葉の意味の違いはあり
ますか?
... 期待値や分散のときの記法ね。どっちでもいい
... あります。厳密には, 「誤差」(error) とは, 測定
のですが, 私は [ ] を好みます。( ) だったら, ただ
値と真値との差です。ふつう, 真値はわからない
の関数のように見えてしまう。
(だから測定をする)ので, 「誤差」を知ることは
• 自分の書いたコメントが紙面にのせてもらえるの
できません。できるのは「誤差の大きさ (絶対値)
の評価」だけです。それを不確かさ (uncertainty)
はうれしいです。
と言います。多くの場合, 不確かさは, 多数回の測
... そう言ってもらえるとやり甲斐を感じます。
(コメント打ち込み担当・山崎)
定で得られた測定値の標本標準偏差 (や不偏分散
の平方根) に, 系統誤差要因を加えることで求めま
• ベクトルを太字にするの忘れた所がありましたご
す。
めんなさい! 警告もつきました油断しましたごめ
√
• 結局どうして 3 m ± 5 になるのか, 32 + 42 の
んなさい!
式になるのか,分からなかったような気がします。
... 人は失敗して学ぶのです!
4