リーマン予想の遊び方
日曜数学者 辻 順平 (@tsujimotter)
2015/04/26
第8回ニコニコ学会βシンポジウム
ニコニコ生放送URL: http://live.nicovideo.jp/watch/lv217015496#2:00:00
日曜数学者とは
興味の赴くままに「趣味として」
数学を探究する人
辻はプログラミングを使って数学と遊んでいます
今日伝えたいこと
• プログラミングを使った,数学の遊び方
• 数学への愛
リーマン予想
ベルンハルト・リーマン
(1826- 1866)
ゼータ関数の(非自明な)ゼロ点は
すべて一直線上にあるはずだ
[リーマン,1859 年]
100年以上未解決の数学史上最大の難問
多くの数学者の人生を狂わせた
証明できれば1億円
もっと深い数学的背景を
説明したい
それはそれとして・・・
素数階段
2
3 4
5 6
7 8 9 10
11
というわけで
からはじめよう
素数階段・・・素数(2, 3, 5, 7, …)のときだけ1段上がる
何か法則がありそう
1 から 100 までの素数階段
素数階段
25
20
15
10
5
10 20 30 40 50 60 70 80 90
ある数 x
x より小さい
素数の個数
1
log 2
+
1
log 3
+
1
log 4
+ ⋯ +
1
log 𝑥𝑥
対数積分
素数階段
25
20
15
10
5
10 20 30 40 50 60 70 80 90
ずれてる・・・。
素数階段を再現する
公式を見つけたい
わしがみつけた
りーまん
リーマンの階段関数
リーマンの階段関数が再現できれば素数階段が再現できる!
素数階段
変換可能
リーマンの階段関数と対数積分
リーマンの階段関数
25
20
15
10
5
10 20 30 40 50 60 70 80 90
素数階段
対数積分
さっきよりは良いようにみえるが・・・
よーくみると・・・
全然合ってない!!!
もっと厳密に
素数階段を再現する公式がほしい
ここで
ゼータ関数
登場
𝜁𝜁 𝑥𝑥 + 𝑖𝑖𝑖𝑖 =
1
1 − ⁄1 2𝑥𝑥+𝑖𝑖 𝑖𝑖
⋅
1
1 − ⁄1 3𝑥𝑥+𝑖𝑖 𝑖𝑖
⋅
1
1 − ⁄1 5𝑥𝑥+𝑖𝑖 𝑖𝑖
⋅
1
1 − ⁄1 7𝑥𝑥+𝑖𝑖 𝑖𝑖
⋅ ⋯
すべての素数を使った積
ゼータ関数の定義
なるほどわからん
そうだ
3Dモデルを作ろう
ゼータ関数の3Dモデル(見えるゼータ関数)
y 軸: 虚部
z 軸: ゼータ関数の絶対値
x 軸: 実部
ゼータ関数の数式
𝜁𝜁 𝑥𝑥 + 𝑖𝑖𝑖𝑖
Ruby プログラム
日曜数学者 辻の作品 (2015-1)
Zetaviz システム
ゼータ関数がゼロになる点
=「ゼロ点」
ゼロ点によって,
素数階段が完全に再現できる
第1のゼロ点の組
「第1のゼロ点の組」
による波
とある変換
第2のゼロ点の組
「第2のゼロ点の組」
による波
とある変換
=
対数積分
リーマンの階段関数
+ +・・・+
「ゼータ関数のすべてのゼロ点」に対する波
=
対数積分
リーマンの階段関数
+ +・・・+
「ゼータ関数のすべてのゼロ点」に対する波
素数公式
素数公式可視化アプリ
http://tsujimotter.info/works/prime-number-formula/
日曜数学者 辻の作品 (2015-2)
"Visualization of Riemann's Prime Number Formula“
http://tsujimotter.info/works/prime-number-formula/
2
3 4
5 6
7 8 9 10
11
素数の世界
数の根源だが捉えどころのないもの
ゼータ関数の世界
素数の分布を理解する鍵
リーマンの素数公式
ゼータへの恋
ゼータ関数のゼロ点は,すべて一直線上にあるはずだ(リーマン予想)
ゼータのことをもっと知りたい
リーマン予想の証明は
ゼータ関数への愛である
触ってみたい
𝜁𝜁 𝑥𝑥 + 𝑖𝑖𝑖𝑖
ゼータ関数の数式
見えるゼータ関数
世界初!?触れるゼータ関数
日曜数学者 辻の作品 (2015-3)
やっと
会えたね
ほかにもこんな遊び方が・・・
素数階段(物理)
作り方は http://tsujimotter.hatenablog.com にて紹介予定
日曜数学者 辻の作品 (2015-4)
日曜数学の愉しみ方はあなた次第
一緒に日曜数学しましょう!
辻 順平 (@tsujimotter)
ウェブサイト
ブログ
http://tsujimotter.info
http://tsujimotter.hatenablog.com
スペシャルサンクス
• プログラマのための数学勉強会のみなさま
• 科学勉強会のみなさま
• 秀明大学寺前先生,中川君
• その他,応援してくださったみなさま

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