Finite Mathematics

有限数学 — 組合せ・確率・グラフ理論

組合せ論・集合論・確率論・統計学・グラフ理論・暗号理論。 有限または離散的な構造を扱う数学は、情報科学・暗号・最適化の基盤。

デモを見る トピック一覧

トピック

🎲

組合せ論

順列・組合せ・二項定理。数え上げの原理。包除原理。

素朴集合論

集合・部分集合・べき集合。ド・モルガンの法則。

🎯

確率論

確率の公理的定義。条件付き確率・ベイズの定理。

📈

統計学

記述統計・推測統計。正規分布・中心極限定理。

🕸️

グラフ理論

頂点・辺・経路・木。オイラー路・ハミルトン路。

💻

計算理論

オートマトン・チューリング機械・計算可能性・P vs NP。

🔐

暗号理論

RSA暗号・楕円曲線暗号。数論と計算量の応用。

△△

離散数学

論理・帰納法・漸化式。アルゴリズム解析の基盤。

インタラクティブ可視化

パスカルの三角形 — 二項係数

組合せ論
8

モンテカルロ法 — πの推定

確率論

グラフ理論 — BFS探索

グラフ理論
頂点0から開始

正規分布 N(μ, σ²)

統計学
0.0
1.0

集合演算 — ベン図

集合論

マルコフ連鎖 — 定常分布への収束

確率論
0.30
0.50

ダイクストラ法 — 最短経路

グラフ理論
頂点0からスタート

有限オートマトン (DFA) — 計算理論

計算理論

チューリング機械 — ステップ実行

計算理論

ハミング(7,4)符号 — 誤り訂正

符号理論
なし

Nim — ゲーム木と後退解析

組合せゲーム理論
3
2

XOR (ニム和) = 0 の局面が負け(P)。各局面をゲーム木で色分け表示

主要な公式・定理

二項定理

(a+b)ⁿ = Σ C(n,k) aᵏ bⁿ⁻ᵏ

パスカルの三角形の係数が C(n,k) = C(n-1,k-1)+C(n-1,k)

ベイズの定理

P(A|B) = P(B|A)P(A) / P(B)

事後確率を求める基本定理。機械学習・統計の基盤。

オイラーの公式 (グラフ)

V − E + F = 2

連結平面グラフの頂点・辺・面の関係

中心極限定理

X̄ → N(μ, σ²/n)

独立同分布の標本平均は正規分布に収束する

応用分野

「有限数学」が現代社会のどこで活きているか

💻

コンピュータサイエンス・アルゴリズム

グラフ理論は経路探索(Dijkstra・A*)・最短経路・ネットワークフロー・スケジューリングの基盤。木構造はデータベース(B木)・コンパイラ(構文木)・OSのファイルシステムに直結。

経路探索データ構造コンパイラ
🌐

ネットワーク設計・SNS

インターネットのルーティングはグラフの最短経路問題。SNSのコミュニティ検出・インフルエンサー分析はグラフの中心性指標。Googleのページランクは固有ベクトルを応用。

ルーティングPageRankコミュニティ検出
📱

通信・誤り訂正

ハミング符号・ターボ符号・LDPC符号は組合せ論・確率論の融合。WiFi・5G・宇宙通信の信頼性はこれらの符号理論で保証される。QRコードはリード–ソロモン符号を採用。

ハミング符号5GQRコード
🧩

AI・ゲーム理論

ゲーム木探索(ミニマックス・MCTS)は有限グラフの探索。強化学習の状態空間は有限マルコフ決定過程。AlphaGoは組合せゲームの有限構造を深層学習と融合。

ゲーム木MCTSマルコフ決定過程
🔐

情報セキュリティ

ハッシュ関数の設計は組合せ論的性質(雪崩効果)に依存。乱数生成は線形帰還シフトレジスタ(LFSR)という有限自動機械を応用。ゼロ知識証明はグラフ同型問題を利用。

ハッシュ関数LFSRゼロ知識証明
🏭

物流・オペレーションズリサーチ

巡回セールスマン問題(TSP)・配送計画は組合せ最適化の典型。整数計画法は工場の生産スケジューリング・航空機の乗務員配置に活用。

TSP整数計画スケジューリング