関孝和のソースを表示

{{基礎情報 武士|氏名=関 孝和|時代=[[江戸時代]]|別名=新助|官位=贈従四位|幕府=[[江戸幕府]]　西の丸御納戸組頭、[[小普請]]|藩=[[甲府藩]]　勘定方吟味役|氏族=[[内山氏]]、[[関氏]]|父母=父：内山七兵衛永明<br/>母：湯浅与右衛門の娘<br/>養父：関五郎左衛門|兄弟=永貞、'''孝和'''、永行、永章、女子、女子|子=''平蔵''、''新七郎久之''|画像=Seki.jpeg|画像サイズ=250px|生誕=[[寛永]]14年（[[1637年]]）または寛永19年（[[1642年]]）|死没=[[宝永]]5年[[10月24日 (旧暦)|10月24日]]（[[1708年]][[12月5日]]）|墓所=[[浄輪寺]]|主君=[[徳川綱重]]、[[徳川家宣|家宣]]}}
{{円周率}}
[[画像:Seki Takakazu.jpg|thumb|right|[[文化人切手]]（1992年）]]
'''関 孝和'''（せき たかかず）は、[[日本]]の[[江戸時代]]前期の[[和算]]家（[[数学者]]）、武士、[[甲府藩|甲府藩士]]のち[[旗本]]。[[本姓]]は[[藤原氏]]（結城一族）。内山氏の生まれで、関氏の養子となった。[[仮名 (通称)|通称]]は'''新助'''<ref name=":0">[https://dl.ndl.go.jp/pid/1082720/1/536 『寛政重脩諸家譜』巻1515「関」]</ref>。[[字]]は子豹、[[号 (称号)|号]]は自由亭。'''算聖'''と称される{{Sfn|下平|2006|pp=9-10}}。

== 生涯 ==
関孝和の生涯については、あまり多くが伝わっていない。養子の関新七郎久之が[[重追放]]になり、家が断絶したことが理由の一つである{{Sfn|下平|1991|p=147}}。

[[徳川忠長]]に仕えた武士・内山七兵衛永明の次男として生まれ<ref name=":0" />{{Sfn|城地|2009|p=59}}、母は安藤対馬守の家来・湯浅与右衛門の娘{{Sfn|下平|2006|p=21}}。永明の父は安間三右衛門国重といい、永明は母方の祖父・[[内山吉明|内山左京吉明]]の養子となった{{Sfn|下平|2006|p=21}}。吉明は元々[[依田信蕃|芦田信蕃]]の家臣で、[[依田康勝|芦田康貞]]が[[上野国]]藤岡（現・[[群馬県]][[藤岡市]]）に封じられるとそれに随い藤岡に住み、康貞の[[改易]]後も藤岡に留まった。[[慶長]]5年（[[1600年]]）の第二次[[上田合戦]]以降[[徳川家康]]の家臣となり、[[寛永]]6年（[[1629年]]）以降は徳川忠長に附属させられたが忠長の改易により吉明・永明は[[浪人|牢人]]となり藤岡に閑居した。永明は[[寛永]]16年（[[1639年]]）[[天守番|御天守番]]となり徳川の家臣に復帰した<ref>[https://dl.ndl.go.jp/pid/1082719/1/76 『寛政重脩諸家譜』巻223「内山」]</ref>{{Sfn|下平|1991|p=147}}{{Sfn|下平|2006|pp=21-22}}。

孝和の生年は[[寛永]]14年（[[1637年]]）<ref group="注">『群馬県史』、『藤岡町史』</ref>と同19年（[[1642年]]）<ref group="注">[[川北朝鄰]]『数学協会雑誌』65号、[[遠藤利貞]]『大日本数学史』</ref>の2説がある。寛永19年説は[[川北朝鄰]]による説だが、その理由を[[三上義夫]]に「関は[[アイザック・ニュートン|ニュートン]]と同じようなことをしたのだから同年の出生としたのだ」と語ったという<ref>
{{Cite journal|和書| author=大矢真一 |authorlink=大矢真一| volume = 第10巻第3号（[https://www.mathsoc.jp/activity/anniversary/seki300/sp_seki250/ 関孝和250年祭特集]）| pages = 141–145| title = 関孝和の経歴について| url=https://www.mathsoc.jp/assets/pdf/overview/history/seki300/sugaku1003141-145.pdf | journal = [[数学 (雑誌)|数学]]| date = 1959}}
</ref>。寛永14年説も同じく川北による説で根拠は薄いのであるが、しかし、寛永14年から同19年の間に生まれたことは確からしいといわれている。

生誕地についても上野国藤岡と[[江戸]]<ref group="注">川北朝鄰は『本朝数学家小伝』（1890年）で江戸[[小石川]]の生まれとしている。</ref>という説がある{{Sfn|丸山|1961|p=15}}{{Sfn|下平|2006|pp=11,22,29-30}}。実父が寛永16年（[[1639年]]）に藤岡から江戸に移っているので、それ以前の生まれならば生地は藤岡、それ以後ならば江戸と推測される{{Sfn|丸山|1961|p=15}}{{Sfn|下平|2006|pp=22,29}}。

{{要出典範囲|5歳のころ|date=2024年7月}}、[[甲斐国]][[甲府藩]]（現・[[山梨県]][[甲府市]]）の勘定を勤める関五郎左衛門の[[養子]]となり{{Sfn|城地|2009|pp=59-60}}、甲府藩主[[徳川綱重]]とその子綱豊（[[徳川家宣]]）に仕えて勘定方吟味役（勘定方用改）を勤めた{{Sfn|下平|1991|p=147}}。[[宝永]]元年（[[1704年]]）に家宣が将軍世嗣となり[[江戸城]]西の丸に入ると、孝和も直参・[[旗本]]となり、西の丸納戸組頭を拝命して300俵を与えられた{{Sfn|下平|1991|p=147}}{{Sfn|城地|2009|p=60}}<ref name=":0" />。

没後30年ほどして書かれた『武林隠見録』によると、師につかずに[[吉田光由]]の『[[塵劫記]]』によって独学したとされる{{Sfn|下平|1991|p=147}}{{Sfn|下平|2006|pp=63-68}}。

孝和は甲府藩における国絵図（[[甲斐国絵図]]<ref group="注">孝和が作成に携わった甲斐国絵図は[[17世紀]]後期に成立したと考えられているII型図（[[山梨県立博物館]]学芸員高橋修による分類）で、[[甲府徳川家]]家中において領内統治のために作成された。[[正保国絵図]]の影響を受け、甲斐独自の地域区分である[[九筋二領]]などの情報を盛り込んだものと評価されている。甲斐国絵図については高橋修「近世甲斐国絵図論序説-山梨県立博物館所蔵甲斐甲斐国絵図との対話-」『山梨県立博物館研究紀要』（第2集、2008）を参照</ref>）の作成に関わり、また[[平安時代]]以来改暦が行われていなかった[[宣明暦]]に変えて[[授時暦]]を深く研究して[[改暦]]の機会をうかがっていたが、その後[[渋川春海]]により[[貞享暦]]が作られたため、[[暦学]]において功績を挙げることはかなわなかった<ref>{{Cite journal|和書 |author=杉本敏夫 |title=関孝和の天文暦学研究 (数学史の研究 RIMS研究集会報告集) |journal=数理解析研究所講究録 |issn=18802818 |publisher=京都大学数理解析研究所 |year=2006 |month=aug |volume=1513 |pages=104-111 |naid=110004786501 |url=https://hdl.handle.net/2433/58643 |accessdate=2021-04-01 }}</ref>。

宝永3年（[[1706年]]）11月4日に職を辞し小普請となった{{Sfn|城地|2009|p=60}}<ref name=":0" />。

宝永5年10月24日（[[1708年]]12月5日）、死去{{Sfn|城地|2009|p=60}}{{Sfn|下平|2006|p=25}}。[[牛込]][[弁天町 (新宿区)|弁天町]]（現在の東京都[[新宿区]]）の[[浄輪寺]]に葬られている<ref>{{Cite web |url=https://www.kanko-shinjuku.jp/spot/-/article_348.html |title=浄輪寺　関孝和の墓 |access-date=2024-11-27 |publisher=[[一般社団法人]] 新宿観光振興協会 |website=おすすめスポット}}</ref>{{Sfn|下平|2006|p=25}}。

== 死後 ==
弟子に[[建部賢弘]]や[[荒木村英]]がいる。

関の死後もその学統（[[関流]]）はめざましく発展し、[[山路主住]]に至り[[免許#芸道における免許|免許]]制度などを整え、和算の圧倒的な中心勢力になる。有力な和算家はほとんどが関流に属するようになっていった。

関孝和は関流の始祖として、算聖とあがめられた。[[明治]]以後、和算が西洋数学にとって代わられた後も、日本数学史上最高の英雄的人物とされた。

[[上毛かるた]]でも「和算の大家 関孝和」と詠われている。このかるたの読み札では「孝和」を「こうわ」と読んでいる<ref>
{{Cite web| title = 上毛かるた(ら～わ)| work = KING OF JMK～おとな達の上毛かるた日本一決定戦～オフィシャルサイト| access-date = 2024-11-17| url = http://www.kingofjmk.jp/上毛かるた全札一覧/上毛かるた-ら-わ/}}
</ref>。最近では「孝和」を「たかかず」と読むことが大半だが、戦前は「こうわ」と[[音読み]]していた{{Sfn|小川|2021|p=47}}。『首書改算記綱目』（1687年）の序文で「孝和」に「タカカズ」と[[振り仮名]]を振っていることから「たかかず」読みが正しいと考えられているが、後世、敬意を表して音読みしたものとみられている。

明治40年（1907年）、[[従四位]]を追贈された<ref>[[田尻佐]] 編『贈位諸賢伝 増補版 上』（[[近藤出版社]]、1975年）特旨贈位年表 p.24</ref>。

<gallery>
File:Seki Takakazu monument.jpg|関孝和の銅像と顕彰碑（群馬県藤岡市）
File:Seki Takakazu statue 1.jpg|関孝和の銅像
File:Seki Takakazu grave.jpg|関孝和の墓（藤岡市光徳寺）
</gallery>

== 業績 ==
[[File:Hatsubi Sanpou.jpg|thumb|240px|right|『[[発微算法]]』（複製）。[[国立科学博物館]]の展示。]]
関は和算が[[中国]]の模倣を超えて独自の発展を始めるにあたって、重要な役割を果たした。特に[[宋 (王朝)|宋]][[金 (王朝)|金]][[元 (王朝)|元]]時代に大きく発展した[[天元術]]を深く研究し、根本的な改良を加えた。[[延宝]]2年（[[1674年]]）に『[[発微算法]]』を著し、'''点竄術'''（てんざんじゅつ）による[[代数学|代数]]の計算法を[[発明]]して、和算が高等数学として発展するための基礎を作った。
世界で最も早い時期に[[終結式]]を用いた変数消去の一般論を見出した。この終結式の表現において[[行列式]]に相当する式が現れている。

また暦の作成にあたって[[円周率]]の[[近似値]]が必要になったため、[[1681年]]頃に正131072角形を使って[[小数]]第11位まで算出した。関が最終的に採用した近似値は「3.14159265359微弱」<ref group="注">[[中村佳正]]編『可積分系の応用数理』第6章、[[裳華房]]、2000年、ISBN 4-7853-1520-2 には「3.1415926535微弱」と書かれているが、[[村田全]]「日本の数学 西洋の数学」によれば「3.14159265359微弱」と書かれている。関の「括要算法」巻四には「三尺一寸四分一厘五毛九糸二忽六微五繊三沙五塵九埃微弱」の記述が見られる。</ref><ref group="注">微弱は桁の丸め方を示す言葉である。四捨五入により切り捨てた場合が強、切り上げた場合が弱である。とくに末位が9を切り上げた場合は微弱である。</ref><ref name=長田>{{cite journal|title=お話・数値解析／収束の加速法（前編）|author=長田直樹|journal=理系への数学|date=2008-09|publisher=現代数学社|url=https://www.lab.twcu.ac.jp/~osada/rikei/rikei2008-9.pdf}}</ref>だったが、[[エイトケンのΔ2乗加速法]]<ref>[http://mathsoc.jp/publication/tushin/1702/1702ogawa.pdf 『括要算法』刊行300 年を記念して]</ref>を用いた途中計算では小数点以下第16位まで正確に求めている<ref name="soluble">中村佳正編『可積分系の応用数理』第6章</ref>。これは世界的に見ても、数値的加速法の最も早い適用例の一つである（[[西洋]]でエイトケンのΔ2乗加速法が再発見されたのは[[1876年]]、H.von.N&auml;gelsbachによってである<ref name="soluble" /><ref>H.von.N&auml;gelsbach. Arch. Math. Phys. 59. (1876) 147-192.</ref>）。[[ヤコブ・ベルヌーイ]]とは独立かつやや早くに[[ベルヌーイ数]]を発見していたことも知られている<ref group="注">ヤコブ・ベルヌーイの仕事が公開されたのは関の死後である。</ref>。
[[画像:Seki Kowa Katsuyo Sampo Bernoulli numbers.png|thumb|[[ベルヌーイ数]]や[[二項係数]]について書かれた『[[括要算法]]』（[[1712年]]）の頁]]

[[無理数]]などの不尽数を[[連分数]]や分数で近似する零約術について論じた<ref>{{Cite web|和書|title=零約術|url=http://math-info.criced.tsukuba.ac.jp/Forall/project/history/2005/reiyaku/edo/|website=数学の歴史博物館|accessdate=December 23, 2020}}</ref>。

== 点竄術 ==
{{脚注の不足|date=2024年4月|section=1}}
関の最大の業績は、[[天元術]]を革新して傍書法・点竄術を確立したことである。これは[[数学記号の表|記号]]法の改良と[[理論]]の前進の双方を含み、後に和算で高度な数学が展開するための基礎を提供した。

[[天元術]]は中国で発達した代数的解法である。求める数を[[変数 (数学)|未知数]]（天元の一と呼ぶ）とし、演算を施して[[代数方程式|方程式]]を立てる。問題を1元方程式に帰着できれば、次数に拘わらず[[算木]]による[[ホーナー法]]で近似的に解けた。しかし[[明|明代]]に入ると中国では天元術は衰え、もっぱら[[李氏朝鮮]]で継承されてゆく。朝鮮での発展や日本への流入の過程は今日でも不明な点が多い。日本では17世紀に入ってから、主に京阪の和算家の[[橋本正数]]・[[沢口一之]]らによって熱心に研究された。沢口の『[[古今算法記]]』（寛文10年、1670年）は、天元術の学習がほぼ完了したことを示している。

天元術には多変数の高次方程式を扱えない欠点があった。これは未知数を記号ではなく算木を置く場所で表現しているからで、例えば (1 3 4) の配置は1変数の多項式 <math>1+3x+4x^2</math> または多変数の1次式 <math>x+3y+4z</math> のいずれかを表す<ref group="注">[[朱世傑]]著『四元玉鑑』では2次元の配列を用いて、最大4変数まで扱えるようにしているが、これ以上の一般化は不可能だった。</ref>。したがって2個目以降の未知数を文章による議論で消去してから、天元術を用いらねばならなかった。

『古今算法記』巻末の15問の未解決問題（遺題）はまさに多変数の方程式を必要とした。関は『'''発微算法'''』（延宝2年、1674年）でそれらすべての解を与えている。それは傍書法、すなわち算木による[[数]]ではなく紙の上の[[文字]]によって算式を論じる代数筆算を用い、2個目以降の未知数を文字で表して多変数の方程式を表現し、それを点竄術で処理して求めた。

ただし『発微算法』には変数を消去した後の1元方程式が書かれているだけで（それすらも詳細を端折った解答もあった）、その背景にある傍書法は一切表に現れていない。加えて初期の版では若干の誤りがあったため、正当性に疑いを持つ者も現れた。例えば佐治一平は15の回答のうち12が誤りだと主張した（実際には佐治の指摘のほとんどは的外れだった）。また佐治の師にあたる田中由真は『算法明解』（延宝7年、[[1679年]]）で、別の解答を関とは独立に発明した点竄術・傍書法を用いて与えた。

これに対して建部賢弘が『'''[[発微算法演段諺解]]'''』（貞享2年、[[1685年]]）で点竄術とそれを用いた解法の詳細を公開し、併せて若干の誤りを（場合によっては注記せずに）訂正している。さらに『'''[[解伏題之法]]'''』（[[天和 (日本)|天和]]3年、[[1683年]]）では終結式を用いた消去の一般的な理論を示し、加えて終結式を表現するために[[行列式]]に相当するものを導入した。ただし関は3次・4次の行列式は正しい表示を与えているが、5次については符号の誤りがあり、常に0になってしまう。やや後の1710年以前に完成した『'''[[大成算経]]'''』（建部賢明・建部賢弘との共著）で、第1列についての[[行列式#余因子展開|余因子展開]]を一般の行列について正しく与えている。

類似の結果は[[大阪]]の井関知辰による『算法発揮』（[[元禄]]3年、1690年）にも見られる。また、田中の『算学紛解』（1690年?）にもその萌芽と思しき消去方法がみられる。『解伏題之法』も『大成算経』も公刊されていないので、これらの研究は独自になされたと思われる。関と京阪の和算家との交流には不明な点が多い。また『大成算経』の存在にもかかわらず、後の関流の有力な和算家たちが『解伏題之法』を訂正して正しい展開式を得る研究を続けていて、この理由も今のところ不明である。

なお[[ゴットフリート・ライプニッツ]]が行列式を導入したのは関と同じ1683年ころだが、『解伏題之法』に比較して一般性に劣る。一般の行列式の公式や終結式の理論が発見されるのは18世紀の中ごろだった。先立って[[楊輝]]（中国、[[1238年]]? - [[1298年]]）は『詳解九章算術』で、[[ジェロラモ・カルダーノ]]は『偉大なる術』（Ars magna de Rebus Algebraicis, [[1580年]]）で、数字係数の二元一次[[線型方程式系|連立方程式]]の解を行列式と同様の計算式で与えている。

この一連の研究により、数学の問題は多元の代数方程式に表現できれば、原理的には解けることになった。また中国数学以来の伝統で、[[幾何学|幾何]]の問題は[[ピタゴラスの定理]]などを用い機械的に代数に落として処理していたので、これで実に広範な問題が原理的には解けるようになった。

ただしこの解法を実際に実行するのは多くの場合、計算量が膨大で現実的ではない。そのため『発微算法』でも方程式のみを求めていて、数値解の計算には進まなかった。ある問題は最終的に得られる方程式の次数が1458次にもなってしまい、方程式を具体的に書き下すことすらできなかった<ref group="注">この問題は最近になって、これより簡単な方程式が得られず、そしてただ一つの実数解を持つことが確かめられた。</ref>。しかし以後、連立高次方程式に帰着される問題は、和算の中心的課題ではなくなった。

また[[数値解析]]で数値解を求めるには、実数[[零点|根]]の定性的な性質（存在範囲・[[重根 (多項式)|重根]]・個数）を解明し、効率的な[[アルゴリズム]]を確立しなけらばならない。関はホーナー法の収束を改善するため、ある精度から先は高次の項を省略する、[[ニュートン法]]と[[同値]]の方法を提案した。また重根の存在条件を示した。これは元の方程式とその導多項式が共通解を持つための条件にほかならず、先の消去の理論の応用である。

==主な門下生==
*[[建部賢明]]：関孝和、弟の賢弘と共に『大成算経』を編纂した<ref>{{Cite journal|和書 |author=長田直樹 |title=関孝和と大成算経 (『大成算経』の数学的・歴史学的研究) |journal=数理解析研究所講究録 |issn=1880-2818 |publisher=京都大学数理解析研究所 |year=2013 |month=apr |volume=1831 |pages=85-103 |naid=120005554452 |url=https://hdl.handle.net/2433/194836}}</ref>。
*[[建部賢弘]]：建部賢明の弟。『[[発微算法]]』を解説した『[[発微算法演段諺解]]』を編纂した<ref>{{Cite journal|和書 |author=上野健爾 |title=関孝和と江戸時代の数学 |journal=学術の動向 |issn=1342-3363 |publisher=日本学術協力財団 |year=2016 |volume=21 |issue=6 |pages=6_74-6_79 |naid=130005420498 |doi=10.5363/tits.21.6_74 |url=https://doi.org/10.5363/tits.21.6_74}}</ref>。
*[[荒木村英]]：関孝和の遺著を整理して『括要算法』を編纂した<ref>[https://www.ndl.go.jp/math/s2/2.html 関孝和・関流]</ref>。

==脚注==
{{脚注ヘルプ}}

=== 注釈 ===
{{Reflist|group=注}}

=== 出典 ===
{{Reflist|2}}

==参考文献==
===一次資料===
*『関孝和全集』[[平山諦]]・[[下平和夫]]・[[広瀬秀雄]]編、大阪教育図書、1997年
*『關孝和の「発微算法」―原本影印』和算研究所
*『関孝和全集』3巻組、[[上野健爾]]・小川束編、[[岩波書店]]、2023年

===二次資料===

* {{Cite journal|和書|last=下平|author=下平和夫|first=和夫|author-link=下平和夫|year=1991|title=科学史入門:関孝和と建部賢弘|journal=科学史研究|volume=30|issue=178|pages=147-153|publisher=日本科学史学会|ref=harv|doi=10.34336/jhsj.30.178_147}}
* {{Cite book|和書 |title=関孝和―江戸の世界的数学者の足跡と偉業 |date=2006-2-28 |year=2006 |publisher=研成社 |ref=harv |last=下平 |author=下平和夫 |first=和夫 |isbn=4-87639-142-4}}
* {{Cite journal|和書|last=城地|author=城地茂|first=茂|year=2009|date=2009-2|title=関孝和伝記史料再考 : 一関博物館蔵肖像画・「寛政12 年関孝和略伝」・『断家譜』|journal=人間社会学研究集録|volume=4|pages=57-75|publisher=大阪府立大学大学院人間社会学研究科|ref=harv|doi=10.24729/00002976}}
* {{Cite book|和書 |author=小川束 |year=2021 |title=和算 江戸の数学文化 |publisher=[[中央公論新社]] |series=[[中公選書]] |isbn=978-4-12-110114-3 |ref={{SfnRef|小川|2021}}}}
* {{Cite journal|和書|last=丸山|author=丸山清康|first=清康|year=1961|date=1961-10-1|title=関孝和伝の問題点|journal=群馬文化|volume=5|issue=10|pages=14-17|ref=harv|doi=10.11501/6048062|issn=0287-8518}}{{要登録}}
{{参照方法|date=2024年11月}}
* 王青翔『「[[算木]]」を超えた男 もう一つの近代数学の誕生と関孝和』[[東洋書店]]、1999年
* [[藤原正彦]]『天才の栄光と挫折 数学者列伝』[[新潮選書]]、2002年、[[文春文庫]]、2008年
* 佐藤賢一<!-- 作家の佐藤賢一は同姓同名の別人 -->『コレクション数学史 5 近世日本数学史 関孝和の実像を求めて』[[東京大学出版会]]、2005年
* [[平山諦]]『関孝和 その業績と伝記』[[恒星社厚生閣]]、1981年
* 平山諦『和算の歴史 その本質と発展』[[至文堂]] 日本歴史新書、1954。[[ちくま学芸文庫]]、2007年
* 平山諦『和算の誕生』恒星社更生閣、1993年
* [[村田全]]『日本の数学 西洋の数学』[[中公新書]]、1981。ちくま学芸文庫、2008年
* {{Cite journal|和書|last=竹之内|first=脩|author-link=竹之内脩|year=2008|title=関孝和、人と業績|journal=総合講演・企画特別講演アブストラクト|volume=2008|issue=Autumn-Meeting1|pages=47-56|publisher=[[日本数学会]]|doi=10.11429/emath1996.2008.Autumn-Meeting1_47|issn=1884-3972}}
*『三上義夫著作集 第2巻　関孝和研究』[[日本評論社]]、2017。[[佐々木力]]総編集、柏崎昭文編集補佐

== 関連項目 ==
{{Commonscat|Seki Takakazu}}
* [[関孝和 (小惑星)]]
* [[円理]]
* [[ファウルハーバーの公式]]

== 外部リンク ==
* [https://web.archive.org/web/20170906182630/http://www.wasan.earth.linkclub.com/hatubi/hatubi.html 電子復刻『発微算法』（関孝和）]
* O'Connor, John J; Edmund F. Robertson "[http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Biographies/Seki.html Takakazu Seki Kowa]{{リンク切れ|date=2024年11月}}". ''[[MacTutor History of Mathematics archive]].''
* [https://www.seki-kowa.org/ 四日市大学関孝和数学研究所]

{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:せき たかかす}}
[[Category:関孝和|*]]
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