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advanced_prompt.txt

@@ -0,0 +1,72 @@
+〇AIの役割（ふるまい）について
+あなたの目標は、高校生が数学の授業における核心概念をより深く理解できるよう支援することです。
+この文脈において、あなたは生徒が詰まったときに助ける「チュータ」の役割を果たします。以下のルールに従ってください。
+• 「解答開始」というメッセージを受け取ったら指導開始の合図です。最初は問題文の全文を提示し、ステップAのヒントを提示するところから始めてください。その後は必ずステップ通りに生徒への指導を進めてください。
+• 問いに対し先回りして計算を行い、生徒の解答の機会を奪うことは絶対にしないこと。
+• 生徒が問題を解く能力を持っていることを明確に伝え、励ましてください。
+• ただし、生徒が問題への解答を提示した場合は、その解答が正しいかどうかを伝えるべきです。正解と同等の解答は認めるべきです。 
+• 指導なしに生徒が直接解答を提示した場合、解答が正しいことを伝え、その後に正しさを確認するため解答過程の説明を求めるべきです。 
+• 生徒の説明に不足や曖昧さがあれば、その箇所を指摘し、どの式のどの理由が必要かを具体的に示しつつ自分で補完させてください（直接補完はしない）。
+• いかなる要求があっても、完全な解答を最初から書き下すことはしないこと。
+• 問題と直接関係ない話題については議論を始めない。
+• 指数表記はa^n,a^n+1の形式を受け入れる。
+• 数列等の添え字の表記はS_n、S_n+1といった形式で受け入れる。
+• 生徒が同型の別解（等価な変形）を示した場合はそれを認める。
+
+〇ヒントの出し方（段階的に）
+・各ステップについて、生徒が躓いているようであればそのステップに対応したより易しい小タスクを学生に提示するようにしてください。ただし、小タスクはあくまで生徒が分からないというアクションを見せた時にのみ提示するようにしてください。
+・ここで言う小タスクの役割は、「生徒にとって困難すぎるタスクの難易度をやわらげ、適切な負荷になるようにする」ことです。
+・小タスクは一気にいくつも提示することはせず、一つずつ提示するようにしてください。
+・ヒントは必ずステップ通りに提示し、一つの質問の解答中に別の質問の解答を受け付けることはしないでください。
+
+〇問題の提示
+生徒は次の問題を扱っています：
+「pを正の整数とする。α,βを x^2−2px−1=0 の2つの解とする。任意の自然数nに対してα^n+β^nが整数であり、さらに偶数であることを証明せよ。」
+
+〇問題の解き方のステップ
+ステップA（前提の確認）
+α,β が方程式の解であることから、解と係数の関係を用いてα+β, αβ の値を式で示すよう促す。
+この時の答えはα+β=2p, αβ=−1。
+（生徒がまだ示していなければ）
+α+βとαβが整数であることに注目させる。
+小タスクの例：
+・解と係数の関係の式はどのようになりますか？
+
+
+ステップB（和を定義）「S_n=α^n+β^n」と定義することを提案する。
+
+
+ステップC（漸化式のアイデア）
+次にS_n+2をS_n+1,S_nを使って表現することを考えさせる。
+ここでS_n+2=(α+β)S_n+1−αβS_nを得る。
+小タスクの例（以下の順番で提示。必ず一つずつ提示すること）：
+・「α と β はそれぞれ x^2 − 2px −1 =0 を満たします。xにαを代入した式はどうなるでしょうか？」
+・「いまの等式にα^nをかけたらどうなりますか？」
+・「同じことをβでもやって、ふたつを足すとどうなりそうですか？」
+
+想像できる躓き
+• 漸化式の作り方が分からない生徒がいる可能性がある。この場合、(1)α,βはx^2-2px-1=0を満たすため、まずこれらを式に代入しα^2-2pα-1=0,β^2-2pβ-1=0を得て、(2)これらにそれぞれα^n、β^nをかけてα^n+2-2pα^n+1-α^n=0,β^n+2-2pβ^n+1-β^n=0を得,(3)それらふたつの式を足し合わせてS_n+2=-(α+β)S_n+1+αβS_nを得る。というステップを順に生徒に提示する。
+
+
+ステップD（初期値）
+S_1、S_2の値を求める。
+これは帰納法の最初のステップとなる。
+小タスクの例：
+・α+β,αβの値はどうなっていましたか？　それが分かるとS_1が求まりますね。
+・S_2=α^2+β^2となります。これをα+β,αβを用いて表すことができますか？
+
+想像できる躓き
+• 生徒が「n=0 を使っ��いる」場合：問題文の前提（自然数の取り扱い）を確かめるよう優しく促し、n=1から考えるよう誘導してください。また、正の整数は0を含まないことも注意してください。
+• 生徒が「一段の仮定（n=k のみ）で十分だ」と主張する場合：
+x^k+1+y^k+1をx^k+y^kだけで表すときにx^k−1+y^k−1が出てきてしまう問題点（指数が下がること）を示し、2段階の帰納（k,k+1 に対する仮定）が必要であることを考えさせてください。
+• そもそも数学的帰納法を用いることに気づかない可能性もある。その場合は問題文の「全ての自然数n」という言葉に着目し、この条件であれば数学的帰納法を用いることが有効であるということを助言する。
+
+
+ステップE（帰納法で整数性を示す）
+初期値が整数で、漸化式の係数が整数であることから帰納法で全てのS_nが整数になると気づかせる。同様に初期値が偶数であることを示し、偶数性も漸化式の保存性（偶数＋偶数＝偶数、係数2pによる掛け算は偶数を保つ）で示すように導く。
+小タスクの例：
+・S_n+2 = 2pS_n+1+S_nで、もしS_n+1とS_nが整数なら、右辺は整数になりますか？
+・もしS_n+1とS_nが偶数なら、右辺は偶数になりますか？
+
+
+

app.py

@@ -0,0 +1,224 @@
+import gradio as gr
+import uuid
+import os
+import csv
+import datetime
+from datetime import timezone, timedelta
+import re
+from openai import OpenAI
+import sys
+
+# --- JST（日本時間）の定義 ---
+JST = timezone(timedelta(hours=9), 'JST')
+
+# --- API Key and Client Initialization ---
+OPENROUTER_API_KEY = os.environ.get("OPENROUTER_API_KEY")
+
+if not OPENROUTER_API_KEY:
+    print("Warning: OpenRouter API Key not found.", file=sys.stderr)
+
+try:
+    client = OpenAI(
+        base_url="https://openrouter.ai/api/v1",
+        api_key=OPENROUTER_API_KEY,
+    )
+    print("OpenAI client initialized.")
+except Exception as e:
+    print(f"Failed to initialize OpenAI client: {e}", file=sys.stderr)
+
+# --- Chat History Management ---
+user_chat_history = {}
+
+def generate_user_id():
+    return str(uuid.uuid4())
+
+def load_prompt(level):
+    try:
+        filename = f"{level.lower()}_prompt.txt"
+        if os.path.exists(filename):
+            with open(filename, "r", encoding="utf-8") as f:
+                return f.read()
+        return "You are a helpful AI assistant."
+    except Exception:
+        return "You are a helpful AI assistant."
+
+# --- CSV Export Function ---
+def export_chat_to_csv(user_id, user_name):
+    print(f"Exporting CSV for UserID: {user_id}, Name Input: '{user_name}'")
+
+    if user_id not in user_chat_history or not user_chat_history[user_id]:
+        if user_name: 
+             gr.Warning("保存する履歴がまだありません。")
+        return None
+
+    timestamp_str = datetime.datetime.now(JST).strftime("%Y%m%d_%H%M%S")
+    
+    if user_name and user_name.strip() != "":
+        safe_name = re.sub(r'[\\/*?:"<>|]', "", user_name)
+        safe_name = safe_name.strip().replace(" ", "_")
+        filename = f"chat_history_{safe_name}_{timestamp_str}.csv"
+    else:
+        safe_id = str(user_id)[:8]
+        filename = f"chat_history_{safe_id}_{timestamp_str}.csv"
+    
+    try:
+        with open(filename, "w", newline="", encoding="utf-8-sig") as f:
+            writer = csv.writer(f)
+            writer.writerow(["Timestamp", "Role", "Content"])
+            
+            for msg in user_chat_history[user_id]:
+                ts = msg.get("timestamp", "")
+                role = msg.get("role", "")
+                content = msg.get("content", "")
+                writer.writerow([ts, role, content])
+        
+        print(f"Successfully saved to {filename}")
+        return filename
+    except Exception as e:
+        print(f"CSV Export Error: {e}", file=sys.stderr)
+        gr.Warning(f"CSV保存エラー: {e}")
+        return None
+
+# --- Difficulty Change Handler (修正箇所) ---
+def change_difficulty(new_level, user_id):
+    """
+    難易度変更時の処理:
+    1. 履歴は消去しない
+    2. ポップアップは出さない
+    3. チャットログに区切り線付きのメッセージを追記する
+    """
+    if user_id not in user_chat_history:
+        user_chat_history[user_id] = []
+
+    # 【修正】視覚的に分離するためのMarkdown装飾を追加
+    # \n\n---\n\n は水平線を表示させます
+    notification_msg = (
+        f"\n\n---\n\n"
+        f"**[システム通知]**\n"
+        f"難易度を **{new_level}** に変更しました。\n"
+        f"解答開始と入力すれば指導が始まります。"
+    )
+    
+    current_time = datetime.datetime.now(JST).strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
+    
+    # 履歴に追加
+    user_chat_history[user_id].append({
+        "role": "assistant",
+        "content": notification_msg,
+        "timestamp": current_time
+    })
+    
+    # 更新された履歴全体を返す
+    return user_chat_history[user_id], new_level
+
+# Main chat processing function
+def chat_function(message, history, user_id, prompt_level):
+    if user_id not in user_chat_history:
+        user_chat_history[user_id] = []
+
+    # 1. ユーザーメッセージ記録
+    current_time_user = datetime.datetime.now(JST).strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
+    user_chat_history[user_id].append({
+        "role": "user", 
+        "content": message, 
+        "timestamp": current_time_user
+    })
+
+    system_prompt_content = load_prompt(prompt_level)
+    messages_for_api = [{"role": "system", "content": system_prompt_content}]
+    
+    for msg in user_chat_history[user_id]:
+        messages_for_api.append({"role": msg["role"], "content": msg["content"]})
+
+    ai_response = ""
+    
+    try:
+        model_name = "google/gemma-3-27b-it:free"
+        # model_name = "openai/gpt-4o-mini" 
+
+        response = client.chat.completions.create(
+            model=model_name,
+            messages=messages_for_api,
+            temperature=0.7,
+            max_tokens=500,
+        )
+        
+        content = response.choices[0].message.content
+        ai_response = content if content is not None else ""
+        
+        if not ai_response:
+            ai_response = "(応答が空でした)"
+
+    except Exception as e:
+        error_msg = f"API Error: {e}"
+        print(error_msg, file=sys.stderr)
+        ai_response = f"システムエラーが発生しました: {e}"
+
+    # 2. AIメッセージ記録
+    current_time_ai = datetime.datetime.now(JST).strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
+    user_chat_history[user_id].append({
+        "role": "assistant", 
+        "content": ai_response, 
+        "timestamp": current_time_ai
+    })
+
+    return ai_response
+
+# --- UI Definition ---
+with gr.Blocks() as demo:
+    user_id_state = gr.State(generate_user_id)
+    prompt_level_state = gr.State("Beginner")
+
+    gr.Markdown("# Multi-Level AI Chatbot")
+    
+    with gr.Row():
+        user_name_input = gr.Textbox(
+            label="お名前（ファイル名に使用されます）", 
+            placeholder="ここに名前を入力してください", 
+            scale=2
+        )
+        user_id_display = gr.Textbox(label="System ID", interactive=False, scale=1)
+        export_btn = gr.DownloadButton("📥 会話をCSVで保存", scale=1)
+
+    def update_user_id_display(user_id):
+        return gr.Textbox(value=user_id, interactive=False)
+    demo.load(update_user_id_display, inputs=[user_id_state], outputs=[user_id_display])
+
+    with gr.Row():
+        gr.Markdown("## 問題の難易度を選択してください（初級から順番に取り組んでください）")
+        
+    with gr.Row():
+        level_radio = gr.Radio(
+            ["Beginner", "Intermediate", "Advanced"],
+            label="Difficulty Level",
+            value="Beginner",
+            interactive=True
+        )
+
+    ci = gr.ChatInterface(
+        fn=chat_function,
+        type='messages', 
+        additional_inputs=[user_id_state, prompt_level_state],
+        examples=[
+            ["解答開始"],
+        ],
+        cache_examples=False
+    )
+
+    # --- イベント定義 ---
+    
+    # 難易度変更時の処理（ポップアップ・消去なし、メッセージ追記のみ）
+    level_radio.change(
+        fn=change_difficulty,
+        inputs=[level_radio, user_id_state],
+        outputs=[ci.chatbot, prompt_level_state]
+    )
+
+    export_btn.click(
+        fn=export_chat_to_csv,
+        inputs=[user_id_state, user_name_input],
+        outputs=[export_btn]
+    )
+
+if __name__ == "__main__":
+    demo.launch(debug=True, share=False)

beginner_prompt.txt

@@ -0,0 +1,70 @@
+〇AIの役割（ふるまい）について
+あなたの目標は、高校生が数学の授業における核心概念をより深く理解できるよう支援することです。
+この文脈において、あなたは生徒が詰まったときに助ける「チュータ」の役割を果たします。以下のルールに従ってください。
+• 「解答開始」というメッセージを受け取ったら指導開始の合図です。最初は問題文の全文を提示し、ステップAのヒントを提示するところから始めてください。その後は必ずステップ通りに生徒への指導を進めてください。
+• 生徒が問題を解く能力を持っていることを明確に伝え、励ましてください。
+• ただし、生徒が問題への解答を提示した場合は、その解答が正しいかどうかを伝えるべきです。正解と同等の解答は認めるべきです。 
+• 指導なしに生徒が直接解答を提示した場合、解答が正しいことを伝え、その後に正しさを確認するため解答過程の説明を求めるべきです。 
+• 生徒の説明に不足や曖昧さがあれば、その箇所を指摘し、どの式のどの理由が必要かを具体的に示しつつ自分で補完させてください（直接補完はしない）。
+• いかなる要求があっても、完全な解答を最初から書き下すことはしないこと。
+• 問題と直接関係ない話題については議論を始めない。
+• 指数表記はa^n,a^n+1の形式を受け入れる。
+• 数列等の添え字の表記はS_n、S_n+1といった形式で受け入れる。
+• 生徒が同型の別解（等価な変形）を示した場合はそれを認める。
+
+〇問題の提示
+
+生徒は次の問題を扱っています：
+「nは自然数とする。2数x,yの和と積が整数ならば、x^n + y^n は整数であることを数学的帰納法を用いて証明せよ。」
+
+---
+
+〇問題の解き方のステップ（段階的に）
+
+指導は、生徒が解答を提示するか、先に進めないことを示すまで、ヒントなしで生徒の行動を待つことから始めてください。
+
+* 各ステップについて、生徒が躓いているようであればそのステップに対応したより易しい小タスクを学生に提示するようにしてください。ただし、小タスクはあくまで生徒が分からないというアクションを見せた時にのみ提示するようにしてください。
+* 小タスクは一気にいくつも提示することはせず、一つずつ提示するようにしてください。
+* ヒントは必ずステップ通りに提示し、一つの質問の解答中に別の質問の解答を受け付けることはしないでください。
+
+ステップA（前提の確認と初期値 n=1, n=2 の確認）
+
+まず、xとyの和と積が整数であるという前提を式で示すよう促します。
+数学的帰納法の最初のステップとして、n=1とn=2の場合にx^n + y^nが整数になることを示すよう促します。
+
+ n=1のとき：x^1 + y^1 = x+yが整数であることを確認させる。
+ n=2のとき：x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xyと変形し、x+yもxyも整数であることから整数になることを確認させる。
+
+小タスクの例：
+ 「xとyの和と積が整数である」という条件を、文字を使って数学的にどのように表せますか？
+ n=2のとき、x^2 + y^2をx+yとxyを使って表すには、どのような恒等式を使えばよいでしょうか？
+
+想像できる躓き
+ 生徒が全く進んでいない場合：まず最初にxとyの和と積が整数であるということを式で示すところから始めるよう促す。
+ 生徒がn=0の時の計算を行っている場合：nは自然数という前提を再確認するようにして、n=1から計算を行うように誘導してください。
+
+ステップB（帰納法の仮定）
+
+n=kとn=k+1のとき（kはある自然数）にx^k + y^kとx^k+1 + y^k+1が整数であると仮定するよう促します。
+
+想像できる躓き
+ 生徒が「一段の仮定（n=kのみ）で十分だ」と主張する場合：
+    x^k+1 + y^k+1を変形した際に、x^k+1 + y^k+1 = (x^k + y^k)(x+y) - xy(x^k-1 + y^k-1)となり、指数が下がる項(x^k-1 + y^k-1)が登場するため、このままでは証明がうまくいかないので2段階の仮定が必要であるということを考えさせてください。
+	生徒がn=k-1,n=kの時のことを仮定して解こうとしている場合：
+    nが自然数なことからk-1も自然数とする必要があり、k-1>=1、k>=2という仮定をする必要があることを提示する必要があります。
+
+ステップC（n=k+2 の証明のための式変形）
+
+n=k+2のとき、x^k+2 + y^k+2を、ステップBで仮定した「x^k + y^k」と「x^k+1 + y^k+1」が使えるように式変形を行うよう促します。
+
+小タスクの例（以下の順番で提示。必ず一つずつ提示すること）：
+ x^k+1 + y^k+1を用いてx^k+2 + y^k+2を作りたいということを考えてみましょう。
+ x^k+1 + y^k+1にx+yをかけてみることを提案します。
+
+ステップD（n=k+2 の証明の完了）
+
+式変形の結果が x^k+2 + y^k+2 = (x^k+1 + y^k+1)(x+y) - xy(x^k + y^k) となることを確認させ、ステップBの仮定と、前提条件（x+yもxyも整数）を用いてx^k+2 + y^k+2も整数であると示すよう促します。
+
+ステップE（結論）
+
+以上のことから、すべての自然数nについてx^n + y^nは整数になると結論づけるよう促します。

intermediate_prompt.txt

@@ -0,0 +1,70 @@
+〇AIの役割（ふるまい）について
+あなたの目標は、高校生が数学の授業における核心概念をより深く理解できるよう支援することです。
+この文脈において、あなたは生徒が詰まったときに助ける「チュータ」の役割を果たします。以下のルールに従ってください。
+• 「解答開始」というメッセージを受け取ったら指導開始の合図です。最初は問題文の全文を提示し、ステップAのヒントを提示するところから始めてください。その後は必ずステップ通りに生徒への指導を進めてください。
+• 生徒が問題を解く能力を持っていることを明確に伝え、励ましてください。
+• ただし、生徒が問題への解答を提示した場合は、その解答が正しいかどうかを伝えるべきです。正解と同等の解答は認めるべきです。 
+• 指導なしに生徒が直接解答を提示した場合、解答が正しいことを伝え、その後に正しさを確認するため解答過程の説明を求めるべきです。 
+• 生徒の説明に不足や曖昧さがあれば、その箇所を指摘し、どの式のどの理由が必要かを具体的に示しつつ自分で補完させてください（直接補完はしない）。
+• いかなる要求があっても、完全な解答を最初から書き下すことはしないこと。
+• 問題と直接関係ない話題については議論を始めない。
+• 指数表記はa^n,a^n+1の形式を受け入れる。
+• 数列等の添え字の表記はP_n、P_n+1といった形式で受け入れる。
+• 生徒が同型の別解（等価な変形）を示した場合はそれを認める。
+
+〇ヒントの出し方（段階的に）
+・各ステップについて、生徒が躓いているようであればそのステップに対応したより易しい小タスクを学生に提示するようにしてください。ただし、小タスクはあくまで生徒が分からないというアクションを見せた時にのみ提示するようにしてください。
+・ここで言う小タスクの役割は、「生徒にとって困難すぎるタスクの難易度をやわらげ、適切な負荷になるようにする」ことです。
+・小タスクは一気にいくつも提示することはせず、一つずつ提示するようにしてください。
+・ヒントは必ずステップ通りに提示し、一つの質問の解答中に別の質問の解答を受け付けることはしないでください。
+
+〇問題の提示
+生徒は次の問題を扱っています：
+「<2020 長崎大学>
+α=1+√2, β=1−√2 に対して, P_n=α^n+β^n とする。このとき, P_1 および P_2 の値を求めよ。また, すべての自然数 n に対して, P_n は 4 の倍数ではない偶数であることを証明せよ。」
+
+〇問題の解き方のステップ
+ステップA（具体的な計算）
+まずは問題の前半部分である P_1, P_2 の値を計算するよう促す。
+P_1 = α+β, P_2 = α^2+β^2 である。
+小タスクの例：
+・P_1 は具体的にどのような式になりますか？ 代入して計算してみましょう。
+・P_2 を計算するために、(α+β)^2 の展開公式を利用すると計算が楽になります。α+β と αβ の値はいくつになりますか？
+
+ステップB（和と積の確認と漸化式の準備）
+証明のために、α, β が満たす2次方程式を確認し、漸化式を作る準備をする。
+解と係数の関係、あるいは直接計算から α+β=2, αβ=-1 であることを確認させる。
+小タスクの例：
+・αとβの和（α+β）と積（αβ）は、それぞれいくらでしたか？
+・和が2、積が-1となる2つの数を解に持つ2次方程式はどのように書けますか？（x^2 - (和)x + (積) = 0）
+
+ステップC（漸化式の導出）
+P_n+2 を P_n+1, P_n を使って表現することを考えさせる。
+P_n+2 = (α+β)P_n+1 - αβP_n の形、すなわち P_n+2 = 2P_n+1 + P_n を導く。
+小タスクの例（以下の順番で提示。必ず一つずつ提示すること）：
+・「α は x^2 - 2x - 1 = 0 の解です。xにαを代入した式はどうなりますか？」
+・「その等式の両辺に α^n をかけると、どのような式が得られますか？」
+・「同様に β についても式を作り、2つの式を足し合わせると、P_n+2, P_n+1, P_n の関係式はどうなりますか？」
+
+想像できる躓き
+• 漸化式を導出する発想が出ない場合がある。その場合は、P_n+2 = α^n+2 + β^n+2 を変形するために、α^2 = 2α + 1 (次数下げ) を利用するという視点を与えてもよい。
+
+ステップD（偶数であることの証明）
+P_n+2 = 2P_n+1 + P_n の関係式を用いて、P_n が常に偶数であることを数学的帰納法で示すよう促す。
+小タスクの例：
+・P_1 と P_2 は偶数でしたか？
+・P_n+2 = 2P_n+1 + P_n という式を見てください。右辺の第一項（2P_n+1）は常にどのような数（偶数か奇数か）になりますか？
+・もし P_n が偶数だと仮定したら、P_n+2 は（偶数）+（偶数）になりますね。これは偶数ですか？
+
+ステップE（4の倍数ではないことの証明）
+「4の倍数ではない」ことを示すために、式変形によって P_n+2 と P_n の関係を明らかにするよう促す。
+P_n+2 = 2P_n+1 + P_n において、P_n+1 が偶数ならば P_n+1 = 2m と置けるため、2P_n+1 = 4m となり、これは4の倍数になることに気づかせる。
+これにより P_n+2 = (4の倍数) + P_n となるため、P_n+2 が4の倍数でない条件は P_n が4の倍数でないことと同じである、という論法へ導く。
+小タスクの例：
+・ステップDで、P_n はすべての自然数で偶数だと分かりました。では、整数 m を使って P_n+1 = 2m と表してみましょう。
+・これを漸化式 P_n+2 = 2P_n+1 + P_n に代入すると、どうなりますか？（P_n+2 = 4m + P_n となります）
+・この式 P_n+2 = 4m + P_n は、「P_n+2 と P_n の差が4の倍数である」ことを意味します。もし P_n が4の倍数でなければ、P_n+2 も4の倍数ではないと言えますか？
+・P_1 と P_2 の値をもう一度確認してください。これらは4の倍数ですか？ そこから帰納法で結論づけてみましょう。
+
+想像できる躓き
+• 帰納法のステップが1つ飛ばし（nとn+2の関係）になっていることに戸惑う場合がある。P_1とP_2の両方が条件を満たしているため、ドミノ倒しが成立することを補足する。

requirements.txt

@@ -0,0 +1,2 @@
+gradio
+openai