(架空縛り)13.「じ」→「ジョコビッチ細胞」Kamenashi
このチェーンでは、実在する言葉を使用してはいけません!
完全に意味がわからない単語はもちろん、
「ムニエル鈴木」「村の秘宝守り隊」など、架空の人名地名曲名グループ名とかもOKです!
※もしそのワードが実在していたと発覚した時は「こんなワード実在したんだ」という学びの機会にしましょう(笑)
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■企画ページ
- メイン:しりとりチェーン2
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■チェーン
(架空縛り)1.「む」→「ムニャマベレビ」POLOLLIPOP!
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(架空縛り)2.「び」→「ビカニ」たろうさん
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(架空縛り)3.「に」→「乳塩基菌飲料」なにしてんねんさん
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(架空縛り)4.「う」→「うにねこ」霧雨カスミ
https://www.chichi-pui.com/posts/9b3ec45c-c856-4113-a8ad-24e8b364dd27/
(架空縛り)5.「こ」→「好々婆」(こうこうば)ミラさん
https://www.chichi-pui.com/posts/4cba388e-35f4-46db-8d5a-59930bed3110/
(架空縛り)6.「ば」→「バッハャヤェエイェーッヘヘヘww1世」POLOLLIPOP!さん
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(架空縛り)7.「い」→「イラベルポ」かにすけさん
https://www.chichi-pui.com/posts/e1332a32-d4d3-455b-8d46-c92c290bf1c8/
(架空縛り)8.「ぽ」→「ポーツマスロブスターズ」ナミサン
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(架空縛り)9.「ず」→「ズォールヒー国(こく)」霧雨カスミさん
https://www.chichi-pui.com/posts/ac9c8234-d152-4750-954e-76fea6241045/
(架空縛り)10.「く」→「クァクァウティン・コンプレックス」安木やま子さん
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(架空縛り)11.「す」→「スアンヌールの原則」たろうさん
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(架空縛り)12.「く」→「クモヒツジ」鈴九さん
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(架空縛り)13.「じ」→「ジョコビッチ細胞」Kamenashi
https://www.chichi-pui.com/posts/ac8abd51-92a2-4fd1-8f44-c6ee137a9b95/
### ジョコビッチ細胞(Djokovic Cell)の行列形式
ジョコビッチ細胞 $\mathcal{D}_n(\lambda, \kappa)$ は、サイズが $n \times n$($n$ は偶数)の正方行列であり、主対角成分にスカラー $\lambda$ を持ち、逆対角成分(右上から左下への対角線)を中心で符号が反転するスカラー $\kappa$ を持つ特殊な行列です。
具体的には、$4 \times 4$ のジョコビッチ細胞 $\mathcal{D}_4(\lambda, \kappa)$ は以下のような形式をとります。
$$\mathcal{D}_4(\lambda, \kappa) = \begin{pmatrix} \lambda & 0 & 0 & \kappa \\ 0 & \lambda & \kappa & 0 \\ 0 & -\kappa & \lambda & 0 \\ -\kappa & 0 & 0 & \lambda \end{pmatrix}$$
一般の $n \times n$ 行列における成分 $d_{i,j}$ の定義は以下の数式で表されます。
$$d_{i,j} = \begin{cases} \lambda & (i = j \text{ のとき}) \\ \kappa & (i + j = n + 1 \text{ かつ } i < j \text{ のとき}) \\ -\kappa & (i + j = n + 1 \text{ かつ } i > j \text{ のとき}) \\ 0 & (\text{それ以外のとき}) \end{cases}$$
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### 特性の名前と数学的性質
この行列が持つ最も特筆すべき性質は、「位相同期ラリー則(Phase-Synchronized Rally Law)」と呼ばれます。
テニスのラリーにおいて、コートの端から端へボールが規則的に反射し合うように、ジョコビッチ細胞は「行列の累乗計算」を行った際、対角成分と逆対角成分の間に一切のノイズ(他の成分への値の漏れ)を生じさせることなく、完全に閉じた形で値を更新し続けます。
**数学的性質(数式による証明)**
ジョコビッチ細胞を2乗すると、以下のように元の構造を完全に維持したまま、複素数の乗法と同型の変化を起こします。
$$\mathcal{D}_n(\lambda, \kappa)^2 = \mathcal{D}_n(\lambda^2 - \kappa^2, 2\lambda\kappa)$$
この性質を一般化し、$m$ 乗した際の位相同期ラリー則は、ド・モアブルの定理に酷似した以下の数式で示されます。パラメータ $\lambda$ と $\kappa$ はそれぞれ複素数 $\lambda + i\kappa$ の実部と虚部のように振る舞います。
$$\mathcal{D}_n(\lambda, \kappa)^m = \mathcal{D}_n \left( \sum_{j=0}^{\lfloor m/2 \rfloor} (-1)^j \binom{m}{2j} \lambda^{m-2j} \kappa^{2j}, \sum_{j=0}^{\lfloor (m-1)/2 \rfloor} (-1)^j \binom{m}{2j+1} \lambda^{m-2j-1} \kappa^{2j+1} \right)$$
極座標表示として $\lambda = r \cos \theta, \kappa = r \sin \theta$ と置換すると、計算式は劇的にシンプルになります。
$$\mathcal{D}_n(\lambda, \kappa)^m = \mathcal{D}_n(r^m \cos(m\theta), r^m \sin(m\theta))$$
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### 発展的状況:どのような計算が楽になるか
このジョコビッチ細胞が真価を発揮するのは、「境界反射を伴う多次元波動シミュレーション」**や、**「金融工学におけるミーン・リバージョン(平均回帰)を伴う高頻度取引モデル」の計算時です。
通常、両端でシグナルが反転して跳ね返るような $n$ 次元のシステム状態を計算する場合、巨大な密行列 $A$ を用いて $A^m$ の行列累乗を計算する必要があります。これには計算量が $\mathcal{O}(n^3 \log m)$ かかり、巨大な系では計算コストが膨大になります。
しかし、システム行列 $A$ を複数のジョコビッチ細胞が並ぶブロック対角行列に分解する「ジョコビッチ分解(Djokovic Decomposition)」を適用できた場合、状況は一変します。
$$P^{-1} A P = \begin{pmatrix} \mathcal{D}_{n_1}(\lambda_1, \kappa_1) & 0 & \dots & 0 \\ 0 & \mathcal{D}_{n_2}(\lambda_2, \kappa_2) & \dots & 0 \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ 0 & 0 & \dots & \mathcal{D}_{n_k}(\lambda_k, \kappa_k) \end{pmatrix}$$
前述の「位相同期ラリー則」により、各ジョコビッチ細胞の $m$ 乗はスカラーの三角関数計算($\mathcal{O}(1)$)に帰着します。結果として、どれほど巨大な行列の $m$ ステップ先の未来を予測する場合でも、計算コストを事実上 $\mathcal{O}(n)$ レベルまで引き下げることが可能になり、リアルタイムでの未来予測計算が極めて容易になります。
フェルト筋肉おじさんを生成したかったヾ(≧▽≦)ノ
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