рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Нестандартный анализ

Нестандартный анализ - раздел Математика, Нестандартный Анализ Возник В 1960 Году, Когда Абрахам Робинсон, Специалист ...

Нестандартный анализ возник в 1960 году, когда Абрахам Робинсон, специалист по теории моделей, понял, каким образом методы математической логики позволяют оправдать классиков математического анализа XVII и XVIII вв поставив на строгую основу их рассуждения, использующие “бесконечно большие” и бесконечно малые величины.Таким образом, речь шла не о каких-то новых “нестандартных” методах, не имеющих ничего общего с традиционной математикой, а о развитии новых средств внутри стандартной (теоретико-множественной) математики.

Нестандартный анализ остался бы любопытным курьезом, если бы единственным его приложением было обоснование рассуждений классиков математического анализа. Он оказался полезным и при развитии новых математических теорий. Нестандартный анализ можно сравнить с мостом, переброшенным через реку. Постройка моста не расширяет доступной нам территории, но сокращает путь с одного берега на другой.Подобным образом нестандартный анализ делает доказательства многих теорем короче.

Однако, быть может, главное значение нестандартного анализа состоит в другом. Язык нестандартного анализа оказался удобным средством построения математических моделей физических явлений. Идеи и методы нестандартного анализа могут стать важной частью будущей физической картины мира. Во всяком случае уже сейчас многие специалисты по математической физике активно используют нестандартный анализ в своей работе.Несколько примеров нестандартного анализа: Пример 1. Вычислим производную функции . Дадим аргументу x приращение dx, перейдя от точки x к точке x+dx. Выясним, насколько при этом изменилось значение функции . В точке х оно равнялось . В точке оно равняется . Таким образом, оно изменилось на . Отношение приращения функции к приращению аргумента равно Если бесконечно мало, то членом в сумме можно пренебречь, и искомая производная равна . Пример 2. Вычислим аналогичным способом производную функции . Приращение равно ; частное равно . Взяв бесконечно малым, получаем, что производная равна . Пример 5. Построение неизмеримого множества. Каждое действительное число , удовлетворяющее неравенству ,разлагаем в бесконечную двоичную дробь; для обеспечения однозначности запрещаем разложения с бесконечным числом идущих подряд единиц.

Фиксируем произвольное бесконечно большое натуральное число и отбираем те действительные числа , у которых -й член разложения равен единице; множество всех отобранных таким образом действительных чисел неизмеримо по Лебегу.

Если примеры 1 и 2 хотя и могут шокировать нас наивной нестрогостью, но всё же в известной мере соответствуют интуиции, то пример 5 представляется просто-напросто абракадаброй.

Нестандартный анализ, однако, почти сплошь состоит из подобной абракадабры, имеющей в нём точный математический смысл.Он позволяет, в частности, с новой точки зрения посмотреть на многие рассуждения классиков математического анализа, кажущиеся нестрогими, но приводящие к успеху, и путём относительно небольших уточнений сделать их удовлетворяющими современным критериям строгости. ЧТО ТАКОЕ БЕСКОНЕЧНО МАЛЫЕ ? Один из наиболее принципиальных моментов нестандартного анализа состоит в том, что бесконечно малые рассматриваются не как переменные величины, а как величины постоянные.

Достаточно раскрыть любой учебник физики, чтобы натолкнуться на бесконечно малые приращения, бесконечно малые объёмы и т. п. Все эти величины мыслятся, разумеется, не как переменные, а просто как очень маленькие, почти равные нулю. Итак, речь будет идти о бесконечно малых числах. Какое число следует называть бесконечно малым? Предположим, что это положительное число , если оно меньше всех положительных чисел.

Легко понять , что такого не бывает: если больше нуля , то оно является одним из положительных чисел , поэтому наше определение требует , чтобы число было меньше самого себя. Поэтому потребуем, чтобы было наименьшим в множестве положительных чисел.На числовой оси такое должно изобразиться самой левой точкой множества . К сожалению числа с указанными свойствами тоже нет и быть не может: число будет положительным числом, меньшим . Более точное определение бесконечной малости числа >0 , которое мы будем использовать в дальнейшем таково.

Будем складывать число с самим собой, получая числа + и т. д. Если все полученные числа окажутся меньше 1, то число и будет называться бесконечно малым.Другими словами, если бесконечно мало, то сколько раз не откладывай отрезок длины вдоль отрезка длины 1, до конца не дойдёшь. Наше требование к бесконечно малому можно переписать в такой форме 1< Таким образом, если число бесконечно мало, то число бесконечно велико в том смысле, что оно больше любого из чисел : 1, 1+1, 1+1+1, 1+1+1+1 и т.д. Из сказанного можно видеть, что существование бесконечно малых противоречит так называемой аксиоме Архимеда, которая утверждает, что для любых двух отрезков А и В можно отложить меньший из них (А) столько раз, чтобы в сумме получить отрезок, превосходящий по длине больший отрезок (В). Вывод таков: если мы хотим рассматривать бесконечно малые , мы должны расширить множество R действительных чисел до некоторого большого множества *R. Элементы этого нового множества мы будем называть гипердействительными числами.

В нём аксиома Архимеда не выполняется и существуют бесконечно малые числа, такие, что сколько их не складывай с собой, сумма будет всё время оставаться меньше 1. Нестандартный, или неархимедов, анализ изучает множество гипердействительных чисел *R. Какие требования естественно предъявлять к гипердействительным числам? 1). Чтобы множество гипердействительных чисел содержало все обыкновенные действительные числа: R *R. 2).Чтобы над гипердействительными числами можно было выполнять обычные операции: любые два гипердействительные числа нужно уметь складывать, умножать, вычитать и делить, причем так, чтобы выполнялись обычные свойства сложения и умножения.

Кроме того, нужно уметь сравнивать гипердействительные числа по величине, т.е. решить какое из них больше.

Пусть имеется некоторое множество Р, в нём выделены некоторые элементы 0 и 1 и определены операции сложения, вычитания, умножения и деления, ставящие в соответствие двум любым элементам и множества Р их сумму , произведение , разность и частное (если ). Пусть при этом перечисленные операции обладают всеми обычными свойствами. 1. ; 2. ; 3. ; 4. ; 5. ; 6. ; 7. ; 8. ; 9. (если ). В таком случае множество Р называется полем.

Пусть на поле Р введён порядок, т. е. для любой пары не равных друг другу элементов и определено, который из них больше.

При этом выполняются такие свойства: 10. если и , то ; 1. если , то для любого ; 2. если , , то ; если , , то . В таком случае говорят, что введенный порядок превращает Р в упорядоченное поле. Упорядоченное поле Р является неархимедовым тогда и только тогда, когда в нём есть положительные бесконечно малые элементы.Упорядоченное поле Р называется расширением поля действительных чисел R, если Р содержит все действительные числа и, кроме того, операции и порядок из Р, рассматриваемые на элементах их R, совпадают с обычными арифметическими операциями и обычным порядком на действительных числах.

ПРИМЕР НЕАРХИМЕДОВОЙ ЧИСЛОВОЙ СИСТЕМЫ Построим пример неархимедова упорядоченного поля, являющегося расширением поля действительных чисел.Предположим, что искомое расширение *R уже построено, и исследуем его строение. Элементы множества *R мы будем называть гипердействительными числами.

Среди них содержатся и все действительные числа. Чтобы отличить их, будем называть действительные числа (элементы R) стандартными, а остальные гипердействительные числа (элементы *R/R)—нестандартными.По нашему предположению, поле *R содержит бесконечно малые числа, не равные нулю. Гипердействительное число называется бесконечно малым, если все суммы и т. д. меньше 1. Здесь через обозначен модуль гипердействительного числа , определяемый так . Отметим, что стандартное число 0 также оказывается, согласно этому определению, бесконечно малым.

Но все остальные бесконечно малые числа не могут стандартными. Это следует из того, что для стандартных чисел справедлива аксиома Архимеда. Наряду с бесконечно малыми в поле *R существуют и бесконечно большие. Мы называем гипердействительное число А бесконечно большим, если и т.д. Если, бесконечно мало, но отлично от нуля, то число бесконечно велико.Верно и обратное, если число А бесконечно велико, то число бесконечно мало. Отсюда следует, что все бесконечно большие числа нестандартны.

Гипердействительные числа, не являющиеся бесконечно большими, называются конечными. Каждое конечное гипердействительное число можно представить в виде где - стандартное число, а - бесконечно малое. Пусть - конечное гипердействительное число. Разобьём действительные числа на два класса: меньшие и большие . Т.к. конечно, то оба класса не пусты.По “аксиоме полноты“ существует действительное число , разделяющее эти классы.

Легко видеть, что будет бесконечно малым. Число называется стандартной частью конечного гипердействительного числа . Обозначается это так: . Таким образом, множество конечных гипердействительных чисел разбивается на классы. Эти классы называются монадами. Монадой стандартного числа называется множество всех бесконечно близких к нему гипердействительных чисел.Обсудив структуру нестандартного “микромира”, скажем несколько слов о строении нестандартного “макромира”. Их можно разбить на классы (“галактики”), каждый из которых устроен, подобно множеству всех конечных гипердействительных чисел.

Среди галактик нет ни самой большой, ни самой малой; между любыми двумя галактиками есть бесконечно много других галактик. ЧТО ЕЩЕ НУЖНО ОТ БЕСКОНЕЧНО МАЛЫХ ? Рассмотрим, что получается в результате построения поля гипердействительных чисел.Прежде всего, мы получаем не архимедово расширение поля действительных чисел. Кроме того, “каждому объекту стандартного мира” поставлен в соответствие его аналог в “нестандартном мире”. Именно нестандартным аналогом любого действительного числа является оно само; любому подмножеству А множества R соответствует подмножество *А множества *R, каждой функции f из R в R соответствует функция *f из *R в *R, каждой двуместной функции g из R в R соответствует функция *g из *R в *R и т. д. Разумеется, эти аналоги *A, *f, *g не произвольны, а должны обладать некоторыми.

– Конец работы –

Используемые теги: Нестандартный, анализ0.054

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Нестандартный анализ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Анализ организации и деятельности коммерческой службы фирмы с позиций маркетингового анализа
Важную роль в этом в рыночных условиях играет использование принципов маркетинга, получивших широкое распространение в мировой практике. Маркетинг… Маркетинг требует творческого подхода. "Не существует единой универсальной… Сегодня в информационную эпоху, когда запросы и нужды потребителей быстро распространяются по миру, структуры рынков…

Бюрократические барьеры для граждан: анализ проблем и методы решения. Анализ на примере ГИБДД МВД РФ.
В этой связи хотелось бы проанализировать довольно-таки непростую ситуацию, сложившеюся процессе взаимодействия граждан, и государства в лице ГИБДД… Многолетние исследования деятельности ДПС (преемник советского ОРУД… Автомобилистам давно известно, что любые действия законодателя по увеличению размеров штрафов, даже в двукратном…

Анализ и поиски путей совершенствования работы предприятия "Фортуна" на основе экспертного анализа работы предприятий автосервиса
Увеличение масштабов производства автомобилей приводит к росту абсолютного объема ремонтных работ, и, как следствие этого, к росту предприятий,… Особенно большой приток автомобильного транспорта наблюдается по Приморскому… Требования, предъявляемые к их обслуживанию и ремонту, стали значительно выше. Эффективность работы автомобиля в…

Нестандартный анализ
Нестандартный анализ остался бы любопытным курьезом, если бы единственным его приложением было обоснование рассуждений классиков математического… Однако, быть может, главное значение нестандартного анализа состоит в другом.… Фиксируем произвольное бесконечно большое натуральное число и отбираем те действительные числа , у которых -й член…

Источники анализа системы экономической информации. Задачи анализа себестоимости продукции
Содержание анализа вытекает из его функций.Одной из таких функций является изучение характера действия экономических законов, установление… Следующая функция анализа - контроль за выполнением планов и управленческих… И наконец - разработка мероприятий по использованию выявленных резервов в процессе хозяйственной деятельности. Система…

Анализ правил землепользования и застройки в части видов разрешенного использования територии проектируемого объекта Архитектурно-градостроительные решения. Классификационные признаки проектируемого объекта SWOT-анализ проекта (пример). Анализ рынка недви
Государственное образовательное учреждение...

Анализ техники бега на различные дистанции, анализ техники прыжков в высоту с разбега способами “перешагивание” и “фосбери-флоп"
Бег на короткие дистанции. Эти дистанции надо пробегать с максимальной скоростью. На 60м 100м. Быстро выбегать со старта переходит в стремительное ускорение, с… Бег на 200м. Эта дистанция отличается от бега на 60,100м. Прохождением половины дистанции по повороту дорожки. Бег на…

ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. АНАЛИЗ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ ДВОЙНЫХ СПЛАВОВ
На сайте allrefs.net читайте: ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. АНАЛИЗ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ ДВОЙНЫХ СПЛАВОВ...

Анализ хозяйственной деятельности строительной организации как объект анализа
Анализ выступает в диалектическом, противоречивом единстве с понятием синтез соединение ранее расчленнных элементов изучаемого объекта в единое… Анализ синтез, понимается как синоним всякого научного исследования.В любой… Особое значение анализ и синтез приобрели в экономике, являющейся, как известно, основой всего сущего на планете…

Технико-экономический анализ. Анализ выпуска и объемов продаж продукции
Темпы роста объема производства продукции, повышение ее качества непосредственно влияют на величину издержек, прибыль и рентабельность предприятия.… Объем производства промышленной продукции может выражаться в натуральных,… Выражается обычно в сопоставимых ценах. Товарная продукция отличается от валовой тем, что в нее не включают остатки…

0.038
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам