タイトル
2026 年度 前期
創成科学研究科(博士前期課程)  
日英区分: 日本語
現象数理解析特論
Advanced Mathematical Analysis and Natural Phenomena
前期
時間割コード 科目分野 昼夜
A5M7070    
ナンバリング 選必区分
MASC6110JSMS 選択
シラバス用カリキュラム関連 実務経験のある教員による授業
   
授業形態 メディア授業 単位数 曜日・講時
  2 水3~4
担当教員(ローマ字表記) 対象学生
國川 慶太 [KUNIKAWA KEITA]
数理科学コース
授業のタイプ(英語科目)  
 
授業の目的
複雑な海岸線の長さは、尺度を固定した定規を用いて近似的に測定できる。尺度を小さくすると近似の精度は向上し、大きな尺度の定規で測定した場合よりも長い値が得られる。尺度を限りなく小さくしていけば正確な海岸線の長さが測定できそうに思われるが、実際にはこの過程で海岸線の長さは無限大になってしまう。この現象は海岸線のパラドックスと呼ばれる。ここから、1次元的な測定器である定規(1次元ハウスドルフ外測度)では、海岸線のような複雑な図形を適切に捉えられないことが分かる。

本授業では、海岸線のように複雑な図形の「大きさ」を測定するための道具として、s次元のハウスドルフ外測度(sは非整数でもよい)およびハウスドルフ次元を扱う。海岸線は一種のフラクタル図形と考えられ、例えばイギリス西海岸のハウスドルフ次元は約1.24であることが知られている。簡単なフラクタル図形についてハウスドルフ次元を計算できるようになることが、本授業の目標である。
授業の概要
まず、ルベーグ外測度から扱います。ルベーグ外測度のさまざまな性質を学んだ後、それらを参考にしながら、ハウスドルフ外測度およびハウスドルフ次元へと話を進めます。ルベーグ外測度やルベーグ積分に関する予備知識があれば理解しやすい内容ですが、本授業ではそれらを前提とはしません。ただし、上限・下限などの解析の基礎知識や、開集合・閉集合などユークリッド空間の位相に関する基本的な知識については、ある程度仮定して授業を進めます。

授業は講義形式で行います。時間の都合上、授業中に十分な演習を行うことは難しいため、課題レポート等によって演習量を補う予定です。
キーワード
ルベーグ測度、ハウスドルフ測度、ハウスドルフ次元、フラクタル
先行/科目  
 
関連/科目  
 
到達目標
具体的な図形のハウスドルフ次元を計算できるようになること。
授業の計画
第1回:ルベーグ外測度とその性質1
第2回:ルベーグ外測度とその性質2
第3回:ルベーグ可測集合とその性質1
第4回:ルベーグ可測集合とその性質2
第5回:カラテオドリの意味での可測性
第6回:ルベーグ測度の合同変換不変性
第7回:可測関数とその性質
第8回:ルベーグ積分とその性質1
第9回:ルベーグ積分とその性質2
第10回:ハウスドルフ外測度とその性質
第11回:連続曲線の1次元ハウスドルフ外測度
第12回:s次元ハウスドルフ外測度とその性質
第13回:ハウスドルフ次元と変な図形
第14回:ハウスドルフ次元の計算1
第15回:ハウスドルフ次元の計算2
教科書  
 
参考書
参考書1 ISBN 9784535789456
書名 ルベーグ積分講義[改訂版]ルベーグ積分と面積0の不思議な図形たち
著者名 新井仁之 出版社 日本評論社 出版年 2023
備考
参考書2 ISBN 9781470421991
書名 A User-Friendly Introduction to Lebesgue Measure and Integration
著者名 Gail S. Nelson 出版社 American Mathematical Society 出版年 2015
備考
教科書・参考書に関する補足情報
授業の大部分は参考書1および参考書2の内容に基づいて構成されています。
成績評価方法・基準
小レポートや質問等の発言による授業への取り組み(平常点)40%、期末レポート60%とし、総合的に評価する。単位取得の条件は合計が60%以上であること。
再試験の有無
有。ただし、レポートの提出状況や授業への取り組み方を総合的に判断し、妥当と認められる場合に限る。
受講者へのメッセージ
わからなくなったらその場で質問するか、オフィスアワーを利用してください。
WEBページ
学生用連絡先
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学生開示用メールアドレス
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オフィスアワー
水曜日14:30-16:00 総合科学部1号館2S22
オンラインオフィスアワー
実務経験
備考
準備学修に必要な時間の目安等
大学の講義は、1単位を修得するにあたり、教員が行う授業時間に加え、学生が予習や復習などの授業時間外に学修する時間と合わせて、45時間の学修を必要とします。
 
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