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エクセルで学ぶ数学と物理学

by 下河有司
Jul 06, 2025

こんにちは、CSA講師の下河です。だいぶ暑くなってきましたが、いかがお過ごしでしょうか?暑すぎると頭がぼーっとしてしまうので、涼しいところで体調に気を付けながら学習をしてくださいね。

本日は7月の月次ニュースレターをお届けします。今月の注目のトピックは「エクセル」を使った物理と数学の学習法です。

エクセルは会社の業務などで一度は触ったことがあるのではないでしょうか?このエクセルのすごいところは、工夫次第で物理や数学の高度なシミュレーション(現象をコンピュータ上で再現すること)が可能という点です。

いろいろなプログラミング言語がありますが、エクセルは私たち社会人にとっては一番馴染み深いツールではないでしょうか?エクセルは他の高度なプログラミング言語顔負けの、すばらしい機能を持っています。

いくつか例を挙げておきますね。興味があればトップページの「コンテンツ」>「ダウンロード」からダウンロードできるので触ってみてくださいね。(全プランの会員様)

※「お知らせ」に記載しているブロック解除をしないと動きませんのでご注意ください。

▼シミュレーションの例

波動方程式:
海の波、光(電磁波)、音(空気の振動)など、空間を伝わる現象には、数学的な共通点があります。それは「波動方程式(はどうほうていしき)」という数式に従う現象ということです。このシミュレーションでは、シンプルな形の波動方程式を数値的に解くとこで「波」がどのように伝わるかを観察できます。

ベクトルと行列:
すべての物理学の理論で重要な役割を果たす「線形代数(せんけいだいすう)」という数学があります。その中でも、中心的な役割を果たすのが高校数学にも出てきたベクトルと行列です。ベクトルに行列が掛け算されると、どのように変化するかを確かめることができます。

 

3次元空間の回転:
線形代数を応用すると、3次元(縦、横、奥行き)の空間の中で、自由に図形を回転させることができます。これは現在のゲームや映画などで使われる3D CG(コンピュータグラフィックス)の原理です。自分の手で、自由に図形を回転させて仕組みを理解しましょう。

 

ブロッホ球:
ブロッホ球とは量子コンピュータで使われる「量子ビット」と呼ばれる基本単位を表すための数学的な道具です。工夫すれば、エクセル上でも量子の動きを視覚的に表現することができます。量子コンピュータを学ぶと必ず出てくる、たいへん重要なテクニックです。

 

今後追加される予定のシミュレーション:
・ 量子コンピュータの動作原理(量子ゲート)
・ AIの機械学習で使われる「深層学習(ディープラーニング)」の学習の仕組み

その他、こんなシミュレーションも追加してほしいという物があれば、お気軽にご連絡ください。できる限り頑張って作成いたします。

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