雑学界の権威・平林純の考える科学

 「方程式で未知数を”x”として表すことが一般的になったのはアラビア語に由来する」という話があります。xやyあるいはzといった文字で未知数を表し、a,b,c…といった文字で既知の値を表すのは、17世紀に活躍したフランスの学者 デカルト が使い、その結果広まったとされる流儀です。この流儀の背景には、8世紀から15世紀にかけて盛んだったイスラム数学が反映されているという「へぇ〜。なるほど〜」と感じさせられる説明です。

 「未知数”x”の語源はアラビア語」というのは、次のような説です。たとえば、西暦820年に書かれた“hisāb al-jabr wa’l muqābala”「約分と消約の計算の書」に「方程式の未知数を (“thing” “something” “object”といった意味にあたる)”shay’”"shey’”という言葉で表す」と記されているように、イスラム数学では未知数を”shay’”"shey’”と(当時は”数式”という概念が生み出されていなかったため)文章中で表現していました*。その”shay’”"shey’”が、ヨーロッパに伝わる過程のスペイン語圏で sh が(sh音がスペイン語では存在しなかったため)xと変換され、ヨーロッパ圏でも未知数にxを使うようになったというものです。この話は、さまざまな興味深いトークを開催しているTEDでもTerry Moore: Why is ‘x’ the unknown?として行われ、現在では非常に広まっています。

 …しかし、この話は本当なのでしょうか?A History of Mathematical Notations (Dover Books on Mathematics)によれば、デカルトが「xやyあるいはzといった文字で未知数を表し、a,b,c…といった文字で既知の値を表す」という書き方をした、デカルトが四十代に入った1637年に公刊された著書「方法序説」中に掲載された「幾何学」の頃からです。その前1629年の頃から、xやyといった文字を未知数として用いることもありましたが、けれどまた、xやyを既知数として使うこともあり、必ずしも”x=未知数”という定義に沿ってはいなかったのです。もしも、デカルトが「アラビア語記述の影響」を受けていたとしたら、40代近くになってから、遙か昔に使われていた語句を踏まえた使い方を急に行い始めるというのは、何だか違和感を感じざるを得ません。

 もちろん、デカルト以前も同じです。16世紀フランスの学者であるフランソワ・ビエトが生み出した数式記述法「未知数 をA, E, Iといった母音で表し・既知の数をB,D,Fといった子音で表す」といったものや、未知数の1乗をN・2乗をQ・3乗をCと、1未知数を 文字を分けて表すといった記述もありましたが、そこに至るまでの数式記述法の過程においては、アラビア語”shay’”の影響は見受けられません。** 
 9世紀のイスラム数学記述法が、デカルトに至るまで影響を与えていたとしたら、数式記述の歴史に何か「証拠」が残っていそうなものです。しかし、残念ながら、そのような片鱗は見つかっていないのです。

 ということは、「未知数”x”の語源はアラビア語という面白・なるほど〜な納得話」は、実はデマである可能性が濃厚のようです。確かな根拠がない「○×の語源は実は△□だった説」という偽史実は巷に溢れているものです。どうやら、「未知数”x”の語源はアラビア語」もそのひとつだったらしい、というわけです。

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* 未知数が複数あるときには、その他に”measure”, “part” といった意味の語句が使われました。
** デカルトは、1640年になってから、「未知数の1乗をN・2乗をQ・3乗をCと、1未知数を 文字を分けて表すといった記述」も使っています。

 東京都立高校の入試では、中3時の成績が内申点として使われて、入学合否は入試と内申点を組み合わせて決められます。 入試と内申点の考慮される割合は、(高校によっても違いがありますが)およそ半分程度なので、中3時の成績は高校入試を大きく左右することになります。

 昨年2013年末時点の都内公立中学校の評価(評定状況)が公開されていたので、東京都立中学564校の評価結果を、科目ごとの評価(1〜5)までの割合として図示してみた結果が下に貼り付けたグラフです。ちなみに、都内公立中学校の評価は生徒間の相対評価ではなくて、学習指導要領の目標に準拠した絶対評価です。

 まず大雑把に眺めてみると、教科間の違いに気づきます。音楽・美術・保険体躯・技術家庭といった実技を含む教科は、(評価が低い)1や2が少なく、3の割合が非常に高くなっています。ほぼ半分以上の生徒の評価が3になっています。その一方、英語などは、1〜5まで比較的広い分布になっていて、学力の差がついているような結果です。

 もうひとつ、興味深いのが学校・教科も区別した際の違いです。 最も多い評価が3であるケースも多い中で、最も多い評価が4となるような分布のケースも頻繁に見られます。 ただし、全教科の学校平均をとると、そのような評価の偏りはかなり少なくなるので、この違いは「学校(もしくは学校に所属する生徒)」に依存するのではなくて、「その学校のある特定教科」にだけ見られる特性のようです。 その学校に通う中学生たちが偶然「ある特定教科だけ」能力が高かったということは考えづらいですから、 これは「先生」によって決まるものなのかもしれません。 つまり、「ある教科を教える先生の教える能力が高くて、中学生たちの実力が高まった」とか、あるいは単に「先生の評価基準が少し異なっている」というような可能性です。 もっとも、ひとつの学校のひとつの教科を1人の先生が全て教えるというわけではないでしょうから、評価「先生個人の基準」に左右されるというよりは、「その学校の特定教科の先生たちの基準や能力」に左右されるのかもしれません。

 ちなみに、大きく分けると「評価の最頻値が3というケース」と「評価の最頻値が4というケース」という2種が多いようですが、(驚くことに)「評価の最頻値が2のケース」も見受けられます。 学習目標に対して最も多い達成度が「2」というのは、あまり望ましくない状態にも思えますが、そういう現状が(現在の都立公立中学では)ある程度存在せざるをえないのでしょうか。

 いずれにせよ、東京都立高校の入試合否を決める内申書評価は、先生個人…かはわかりませんが、生徒自身とは違う因子によって影響を受けていると考えるのが自然に思えます。…といったことを、桜季節も入学試験の季節も終わった今頃に、 昨年2013年末時点の都内公立中学校の評価(評定状況)を見ながら考えたのです。

 (もう今更?という古い話題になってしまいましたが)佐村河内守氏が書いたという作曲指示書(右図)が、何だか妙にマメで妄想力に溢れていたことに心から猛烈に感動し(←褒め言葉のつもり)、佐村河内守氏の顔を描く方程式を作ってみることにしました。つまり、「初音ミクやアラレちゃんを描く曲線」を作るテクニックの秘密で解説した「フーリエ記述子」という技法を使って、佐村河内守氏の顔を描き出してみることにしました。

 「任意の周期関数は、三角関数を足し合わせとして表現できる」というフーリエ変換を使えば、ありとあらゆる(任意の図柄を表現する)曲線を描くパラメータ列を三角関数の足し合わせ(フーリエ級数)として表すことができます。

「初音ミクやアラレちゃんを描く曲線」を作るテクニックの秘密

 というわけで、作成してみた「両耳の聞こえない作曲家」の顔を描き出す「佐村河内守の方程式」が下の長い数式です。そして、 この「佐村河内守の方程式」を計算するとできあがる計算結果が、右の図形です。見事に、音を真摯にひたすら探求し続ける芸術家の素顔が浮かび上がっていることがわかります。

 …という記事を書き始めたのが、先月の今頃だったでしょうか。どうやら、最近の佐村河内守氏はこういう姿ではなくなってしまった、と人の噂で耳にします。長髪もサングラスも氏の顔から消えてしまったらしく、この「佐村河内守の(顔を描き出す)方程式」では、現在の氏の顔を描き出すことはできないようです。記事は「生もの」で思いついた時に書かないとダメだなぁ…と反省中の今日この頃です。