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数理のチカラ ? 桂田 祐史

発見以来200年の謎 クラドニ図形を解き明かせ!

明治大学 総合数理学部 现象数理学科 桂田 祐史

まるで现代アート!?砂と板が生みだす不思议な世界



振动する板の上に砂をまくと浮かび上がるきれいな模様を、クラドニ図形と言います。振动する场所にある砂が跳ね、振动しない场所に集まるという単纯な原理ですが、では板はどのように振动するのでしょう。

この现象は微分方程式でモデル化できますが、実际どんな図形が描かれるかの解明にはコンピュータによる数値计算が欠かせません。计算法を误ると解を求めるのに莫大な时间がかかります。そのため、いかに少ない计算量で高精度の解を得られるかが研究の键となります。

现象数理学科は诞生から日が浅く、研究実绩は皆さんが积み重ねていくことになります。ここでは以前在籍していた数学科での(学生の)卒业研究を具体例としてご绍介しましょう。「楕円形の酒场の数値计算」は推理小説が元ネタです。一方が楕円形の酒场で密谈し、他方が音の反射を利用してそれを盗み闻きする场面があります。この现象は実际に起こりうるのでしょうか。楕円の法则や音の方程式を使った数値计算で真実に迫りました。

ニュートンやガリレオは优秀な数学者であり物理学者でした。数学も物理も根底をなすのは好奇心や计算の重要性です。现象数理学科は常に「なぜだろう?」「本当だろうか?」という疑问を持った高校生をお待ちしています。
桂田 祐史 / 微分方程式に対する数値計算法の数理の解析
さまざまな现象は数学的に微分方程式でモデル化できますが、微分方程式はいつでも解けるとは限らず、コンピュータによる数値计算が必要になります。その方法を数学的に解析して、より优れた计算法を开発することを目标に研究しています。

数理のチカラ : 现象数理学科

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