Short Video: How to make deductive reasoning graphs!
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OUTLINE
In this research, we have explored the feasibility of using ChatGPT to solve economics and mathematics word problems and generate educational graphics as teaching materials. ChatGPT, an AI-based on statistical methods, also leverages deductive reasoning capabilities derived from large-scale language model training to solve economics and mathematics problems by combining formulas deductively. This capability is further enhanced by incorporating AI for symbolic processing, such as Wolfram Cloud, allowing ChatGPT to provide perfect solutions to fundamental word problems without assistance. Additionally, ChatGPT can illustrate the deductive reasoning process as a graph, enabling the efficient generation of visual teaching aids. We shall present how ChatGPT solve problems such as Lagrange multipliers, and maximizing a production function subject to a cost constraint. ChatGPT can completely solve and graph the deductive reasoning process for bond pricing and fixed-rate housing loan problems in financial mathematics. We use these resultant graphs in our economics math courses at Gakushuin University.
1. 研究の概要
本研究では生成AIを使って，学生が経済数学問題解法を間違える原因を探り，正解に至る指導法を研究する． 近年学生の数学力の低下が社会問題化している．我々は教師の教授法を改革し学生の数学力を向上させたい． 代表者は経済学部で経済数学を25年以上「演繹推論法」という学生に公式等で演繹推論をさせて解法過程を クリアに表現する方法で教え教育成果を上げてきた．本研究では「問題を間違える学生の頭の中ではどのような 演繹推論が起こっているのか？」それを知りたい．計算ミスは本研究の対象外で，より根本的な演繹推論ができないあるいは間違える原因を探り，それに対する的確な指導法を確立することが本研究の目的である．具体的には学生に代わり生成AIに演繹推論法で数学を教え，生成AIの間違えを修正していく．生成AIが，自分が間違えた理由を納得し，次で同じ間違いをおかさないようにいかに指示(プロンプト)を与えるかが研究の核心である．頭の中の様子は演繹推論パスで表現させる．数学を演繹推論法で教えているのは世界で代表者だけであり，生成AIに演繹推論パスで自分の頭の中を説明させる試みも世界初である．将来的には教師の養成塾において，レベルを調整した生成AI相手に数学実習教育を行うシステムを開発したい．成果物は，生成AIへの指示（プロンプトと呼ぶ）のセットと演繹推論パス描画システムである．これにより，学部レベルの経済数学最適化問題は殆ど解けるようにする．
代表者：白田由香利（学習院大学経済学部経営学科教授）
研究分担者： バサビ・チャクラボルティ（インド マダナパレ工科大学、岩手県立大学）、 大島裕明（兵庫県立大学）、桑名杏奈（和洋女子大学）
2. ここまでの成果報告
- 国際会議PRICAI2024チュートリアルで発表。 レポートPDF 当日配布した資料など
- ソフトウェアエンジニアリングシンポジウム2024 - SIGSE 既発表論文枠でAIET2024などの内容を発表。 SESプログラム
- 日本経営数学会第 46 回(通算 66 回)研究大会、2024 年 6 月 15 日(土)。 白田由香利, 桑名杏奈：「経営数学教育における生成AIの活用方法―演繹推論法によるラグランジュ法の教材自動作成―」。 WSを開催します。参加希望者にその場で、簡単なChatGPTのプロンプトを打ち込んで頂き、graphvizで演繹推論過程グラフを 作成表示する体験をして頂きます。実際に自分の手で作成すると、本当に驚きだと思います。配布資料
- DEIM2024のポスターセッションで発表。 ポスターを開く
- 「対話によるChatGPTへの経済数学教育ー生成AIを相手に人間教師が演繹推論法での教授法のレベル向上を図るー 」 2023年11月5日、電子情報通信学会HCS研究会（工学院大学）で発表 説明VIDEO。そこで取り上げた数学問題の解答はこちらを参照のこと OPEN PDF
- （金融数学）：住宅ローンの変動金利の計算方法を教えてください？
ChatGPTを使わない普通の説明でまず理解しましょう
CharGPT4にWolfram cloud pluginを使って、問題を解かせたようす 説明
- 経営数学1(2024)ラグランジュ未定乗数法問題集 OPEN PDF
Output Papers