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Calculus & Probability Lab

教育 · 無料 · iOS & Android · CoddyKit

Calculus & Probability Lab — ドラッグできる3Dグラフで微積分・確率・統計を学べます

Calculus & Probability Labは、AP Calculus ABや大学1年次の微積分・統計を学ぶ学生、そして数学を学び直したいすべての方に向けた無料のiPhoneおよびAndroidアプリです。確率と統計を、指で動かしたり、回転させたり、形を変えたりできる3Dサーフェスをリアルタイムで操作しながら学べます。曲線上の点を動かして導関数の変化を確認したり、リーマン長方形を積み重ねて定積分を求めたり、物理シミュレーションされたサイコロを振って、ヒストグラムが釣鐘型の曲線に落ち着くまで観察したりできます。4つの世界にわたる50レッスンを収録しています。

App Store — 無料でダウンロードGoogle Play — 無料でダウンロード
価格
無料、Proアップグレードあり
プラットフォーム
iOSおよびAndroid
言語
10
年齢レーティング
4+
必要環境
iOS 15.1以降
Resume lessonボタン、Function LabとProbability Labへのショートカット、各世界の進捗が表示される学習パスを備えたCalculus & Probability Labのホーム画面Calculus & Probability LabのFunction Lab画面。係数スライダーを使って、z = a times x squared minus b times y squaredで表される3Dの鞍型曲面を表示しています
22関数族
3D本物のz = f(x, y)サーフェス
ライブ接線とリーマン和の表示
まずはドラッグ。暗記は不要です。

数式で書かれた導関数は、曲線上の点をドラッグしたときに実際に傾きが変わるまで、抽象的な概念にすぎません。Calculus & Probability Labでは、それを最後に得るご褒美ではなく、学びの出発点として扱います。アプリ内のすべてのルールは、記号として登場する前に、指で動かせるものとして現れます。

概要

Calculus & Probability Labは、静的な図ではなくインタラクティブな3Dビジュアルを通して、微積分・確率・統計を学べる無料のiOSおよびAndroidアプリです。Function Labでは、22種類の関数族と、本物のz = f(x, y)サーフェスを表示します。スライダーで回転させたり形を変えたりでき、接線のライブ表示やリーマン和の表示も備えています。長方形を追加するほど、リーマン和は正確な定積分へと収束します。Probability Labでは、物理シミュレーションされたサイコロを振って実際の経験的ヒストグラムを作成し、正確な理論分布と重ねて表示します。そのため、中心極限定理が教科書の主張ではなく、画面上で実際に起きる現象として現れます。4つの世界にわたる50レッスンの学習パスは、対応するラボに直接つながっています。さらに、AIチューターが現在画面に表示されているサーフェス、数式、分布について解説します。

アプリの内容

画面イメージ

Resume lessonボタン、Function LabとProbability Labへのショートカット、各世界の進捗が表示される学習パスを備えたCalculus & Probability Labのホーム画面
学習パス現在のレッスンを再開したり、Function LabまたはProbability Labを開いたり、学習パスの各世界でのレッスンの進捗を確認したりできます。
Calculus & Probability LabのFunction Lab画面。係数スライダーを使って、z = a times x squared minus b times y squaredで表される3Dの鞍型曲面を表示しています
Function Lab本物のz = f(x, y)曲面を表示します。ドラッグして視点を回転し、ピンチ操作でズームできます。スライダーを動かすと係数がリアルタイムで変わり、曲面の形も変化します。
Calculus & Probability LabのProbability Lab画面。サイコロのシナリオ、Rollボタン、経験的曲線・理論曲線・正規曲線を比較するヒストグラムを表示しています
Probability Labサイコロのシナリオを選んで振ると、経験的ヒストグラムが理論曲線と正規曲線に対してどのように形成されていくかを確認できます。現在までの平均値は理論平均と並べて表示されます。
Calculus & Probability Labの進捗画面。44 percent完了、50レッスン中22レッスン、関数・シナリオ・クイズの件数を表示しています
進捗レッスン、関数族、確率シナリオ、クイズの完了状況を、学習パス全体にわたって記録します。
Calculus & Probability Labのサブスクリプション画面。50レッスンすべて、22関数族、AIチューターなどのPro機能を一覧表示しています
ProへのアップグレードProで追加されるもの:すべてのレッスンと関数族、サイコロを無制限に振る機能、そしてどの曲面や分布についても質問できるAIチューターです。

背景

微積分や確率を、読むだけでなく視覚化して学ぶと何が違うのでしょうか?

微積分と確率は通常、試験で正しく適用する公式として教えられるため、ルールを知っていることと、そのルールがなぜ成り立つのかを理解することの間に隔たりが生まれます。導関数は傾き、定積分は面積、確率分布は十分な試行を重ねたときに実際のランダムな結果が落ち着いていく形です。これらはすべて、記号になる前に視覚的な概念です。自分の操作に応じて動く様子を見れば、教科書の静的なグラフでは埋められない隔たりを埋めることができます。

動く接線としての導関数暗記する公式ではなく、傾きとして理解

曲線上の点をドラッグし、接線の傾きがリアルタイムで更新される様子を見ることで、導関数を紙の上で微分し、正しいと信じる式ではなく、変化を目で追える量として捉えられます。べき乗則、積の微分法、商の微分法、合成関数の微分法はそれぞれ、同じ曲線上の異なる点で、異なる接線の動きを目に見える形で生み出します。

リーマン和と定積分正確な面積に近づいていく長方形

リーマン和は、一定数の長方形を使って曲線の下の面積を近似します。長方形の数を1個から60個へ増やしていくと、和は微積分の基本定理で求められる正確な定積分へと、目に見える形で収束します。その収束を「そうなる」と教えられるのではなく、自分で見届けることで、離散的な近似と連続的な答えがつながります。

z = f(x, y)サーフェス2変数関数

2変数関数は、2次元の曲線ではなく3次元のサーフェスを生み出します。放物面、鞍型、ガウスの丘などがその例です。係数をドラッグしてサーフェスを回転させたり形を変えたりすることで、その背後にある代数に取り組む前に、偏微分や臨界点への直感を養えます。

サイコロで見る中心極限定理正規曲線に近づいていく経験的な結果

中心極限定理は、十分な試行を重ねると、独立したランダムな結果(サイコロの出目やコイン投げなど)の合計が、個々の結果の形に関係なく正規分布に近づくことを予測します。物理シミュレーションされたサイコロを繰り返し振り、経験的ヒストグラムが予測された釣鐘型の曲線に近づいていく様子を見ることで、公式としてだけ教えられがちな定理を、直接体験しながら理解できます。

使い方

アプリの使い方

学習パスと2つのインタラクティブなラボは、互いに学びを補強するよう設計されています。レッスンで考え方を学び、その考え方に対応するラボをワンタップで開いて具体的に体験できます。

  1. レッスンを進める

    Functions & Limits、Derivative Lab、Integral Lab、Probability & Distributionsの4つの世界にわたる50レッスンは、関数とは何かという基礎から、微積分の基本定理、二項モデルやポアソンモデルまで、前の内容を土台にして進みます。

  2. 対応するラボを開く

    すべてのレッスンは、その内容にぴったり対応する3D Function Labまたはサイコロを使うProbability Labに直接つながっています。テキストで学んだばかりの概念を、すぐにドラッグしたり、回転させたり、サイコロを振ったりしながら体験できます。

  3. AIチューターに画面の内容を説明してもらう

    サーフェス、数式、サイコロの分布を問わず「説明」をタップすると、表示中の具体的な係数、具体的な傾き、具体的な平均と標準偏差について、一般的な教科書の定義ではなく、わかりやすい言葉で解説します。

内容

2つのラボに収録されている内容

22

関数族

直線、放物線、3次関数、4次関数、正弦波と余弦波、指数関数、自然対数、逆数、平方根、ガウス型の山、ロジスティックS字曲線を収録しています。それぞれ近似やずれのない、閉形式の正確なグラフとして描画されます。

3D

本物のz = f(x, y)サーフェス

放物面、鞍型、ガウスの丘、波紋、球冠、円錐、傾いた平面、モンキーサドル、卵パック型のサーフェスを収録しています。すべてドラッグして回転させ、ピンチしてズームできるように設計されています。

ライブ

接線とリーマン和の表示

曲線上の点を動かすと導関数がリアルタイムで再計算されます。また、長方形を1個から60個までスライドして、リーマン和が正確な定積分へ収束する様子を確認できます。

18

確率シナリオ

d4、d6、d20でのサイコロの合計値、コイン投げによる二項試行、ポアソン到着過程を収録しています。いずれも単なる乱数ではなく、物理シミュレーションされた投擲から作られます。

50

4つの世界にわたるレッスン

Functions & Limits、Derivative Lab、Integral Lab、Probability & Distributionsを収録しています。各レッスンにはクイズがあり、誤答の場合は、その答えに至った具体的な間違いを示します。

AI

AIチューターとAP試験対策

「説明」をタップすると、画面に表示されている内容をわかりやすい言葉で解説します。学習プランでは、入力したAP Calculus AB試験日から逆算して学習計画を作成し、自由記述問題の練習では、採点基準に照らしてポイントごとに採点します。

適しています

向いている方・向いていない方

次のような方におすすめです

  • AP Calculus AB、大学初級の微積分または統計のコースを受講していて、暗記する前に公式や規則が成り立つ様子を確認したい方
  • かつて微積分を学んだものの、その大部分を忘れてしまい、公式の復習ではなく視覚的な直感を取り戻したい方
  • 教科書を信じるだけでなく、中心極限定理が実際に起こる様子を見たい方
  • 静止したPDFのグラフを読むより、3D曲面をドラッグして形を変えたい方
  • AP Calculus ABの試験日が近づいており、実際の日付を基準にした学習計画が欲しい方

次のような方には適していません

  • すべてのレッスンと関数族を無料で利用したい方 — 50レッスン中38レッスンと22関数族中16関数族はProです
  • 無料プランで毎日サイコロを無制限に振りたい方 — 無料プランでは1日のロール数に上限があります
  • 多変数微積分や微分方程式を網羅したコースを探している方。このアプリが扱うのは、1変数微積分に加えて、z = f(x, y)曲面の入門と確率の基礎です
  • 無料プランで、1日の上限なしにAIチューターと自由記述答案の採点を利用したい方

プライバシー

AIチューターと試験採点で送信される内容

Explainをタップすると、表示中の特定の曲面、公式、分布 — あなたの係数、傾き、サイコロの結果 — がAIサービスに送信され、そのケースに即した平易な説明が生成されます。自由記述の練習答案も、同様にルーブリックに基づくAI採点のために送信されます。進捗、レッスンの完了状況、保存したラボ設定はアプリ内で記録されます。

詳しくは CoddyKitプライバシーポリシー.

ご質問

よくある質問

微積分を視覚化するのにおすすめのアプリは?

最も役立つのは、固定された解答済みのグラフを見せるのではなく、何かを動かすと数学的な変化をすぐに確認できるタイプです。例えば、点をドラッグすると接線が更新されたり、長方形を追加すると積分が収束したりします。Calculus & Probability Labは、まさにその考え方を中心に設計されています。22の関数族と、本当に3Dのz = f(x, y)曲面を備え、視点を回転させたり形を変えたりできます。さらに、リアルタイムの接線オーバーレイと、4つのワールドにまたがる50レッスンに連動したリーマン和オーバーレイも利用できます。

Calculus & Probability LabはiPhoneとAndroidで使えますか?どんな人向けですか?

Calculus & Probability LabはApp StoreとGoogle Playで提供されており、レーティングは4+、10言語に対応しています。AP Calculus ABまたはCalculus 1などの大学初級コース、あるいは初級統計を学ぶ学生や、もう一度微積分を学びたい大人向けです。最初のワールドは、precalculusの復習としても利用できます。

リーマン和オーバーレイはどのように機能しますか?

曲線と範囲を選び、コントロールを1個から60個までの長方形にスライドします。長方形の数が少ないときは和が目に見えて粗くなりますが、数を増やすにつれて、長方形の総面積は微積分の基本定理で求められる正確な定積分に収束します。収束する様子を見ることが目的です。離散的な近似手法と、それが推定している連続的な答えを結び付けられます。

z = f(x, y)曲面とは何ですか?微積分にとってなぜ重要なのですか?

2つの入力変数を持つ関数で、2次元の曲線ではなく3次元の曲面を作るものです。放物面、鞍型曲面、ガウス型の丘などがその例です。実際の曲面を回転させたり形を変えたりできると、見たことのない形について代数計算だけを進めるよりも、偏微分や臨界点といった多変数微積分の概念を直感的に理解しやすくなります。

サイコロシミュレーターは中心極限定理をどのように示しますか?

Probability Labでは、物理シミュレーションされたサイコロを繰り返し振り、その結果から実際の経験的ヒストグラムを作成します。そして、そのシナリオの正確な理論分布と重ねて表示します。中心極限定理は、独立したランダムな結果の和が、試行回数の増加に伴って正規分布に近づくと予測します。十分な回数を振って、ヒストグラムが予測された釣鐘型の曲線に目に見えて近づく様子を見ることで、抽象的な定理を実際に観察できる現象に変えられます。

Calculus & Probability LabはAP Calculus ABに役立ちますか?

はい。AP Calculus ABの試験日を入力すると、その日から逆算した日ごとの学習計画が作成されます。さらに各ワールドにつき1問、AP形式の自由記述による根拠説明問題が用意され、AIがルーブリックに照らして点ごとに採点します。間違いの多いトピックを重視した60秒のウォームアップドリルも利用できます。APはCollege Boardの商標であり、このアプリとは提携していません。

このアプリは確率と統計も扱いますか?それとも微積分だけですか?

両方を扱います。Probability & Distributionsワールドでは、標本空間、確率変数、期待値、二項モデルとPoissonモデル、正規曲線を扱います。Probability Labには、サイコロの和、コイン投げ、Poisson到着を含む18のシナリオがあります。確率と統計の入門であり、統計学の完全なコースではありません。

Calculus & Probability Labは無料ですか?

Calculus & Probability LabはiOSとAndroidで無料ダウンロードでき、広告付きで無料で始められます。無料プランでは、各ワールドの最初の3レッスン(50レッスン中12レッスン)、6つの関数族、4つのサイコロシナリオ、1日50回のサイコロロール、1日2回のAIによる説明と2回の自由記述答案の採点、3つの設定の保存、学習計画、ウォームアップを利用できます。Proでは、50レッスンすべて、22関数族すべて、18のサイコロシナリオすべて、無制限のロールとAIによる説明が解放され、広告も表示されなくなります。

学習パスではどのような微積分のトピックを扱いますか?

4つのワールドを順番に学びます。Functions & Limits(関数族、傾き、極限、連続性)、Derivative Lab(べき乗則、積の微分法、商の微分法、連鎖律、偏微分、関連率、最適化、平均値の定理)、Integral Lab(リーマン和、微積分の基本定理、曲線間の面積、回転体の体積)、Probability & Distributions(標本空間、期待値、二項モデルとPoissonモデル、正規曲線)です。

アプリ内ではなぜCalc · Prob Labと表示されるのですか?

Calculus & Probability Labはストア掲載時の名前で、ホーム画面には短縮名のCalc · Prob Labが表示されます。同じアプリであり、Google Playのパッケージはcom.coddykit.calcprobです。

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