| De Universiteit van de Staat van San José |
|---|
|
applet-magic.com Thayer Watkins Silicon Valley & De Steeg van de Tornado De V.S. |
|---|
|
|
De kwestie van hoe te om de echte aantallen te bepalen is niet eenvoudig. Één of andere behoefte om de echte aantallen met de punten op een lijn te identificeren. Maar dit is niet bevredigend buiten het koninkrijk van meetkunde. De beste resolutie van het probleem schijnt te zijn het probleem te verminderen door een echt aantal als som van een geheel en echte aantallen te nemen tussen 0 en 1; d.w.z., het interval [0.1). Met andere woorden, is een echt aantal een geheel en een decimale fractie. De echte aantallen in het interval [0.1) zijn dan oneindige opeenvolgingen van cijfers met de dat voorziening oneindige opeenvolgingen van vorm .500000…. en .4999999…. vertegenwoordig het zelfde echte aantal. Aldus zijn de echte aantallen binnen [0.1) gelijkwaardigheidsklassen van oneindige opeenvolgingen van cijfers.
Een andere manier om oneindige opeenvolgingen van cijfers te beschrijven, {0.1.2,…, 9}, is als functie van de natuurlijke gehelen, {1.2,….}, aan de reeks cijfers ({0.1.2,…, 9}. De belangrijkheid van deze reeks functies is
10
0, 10 opgeheven aan de macht
0.
Deze belangrijkheid zijn gelijkwaardig aan 2 opgeheven aan macht
0, die de gebruikelijke vertegenwoordiging van de orde van het continuum is. Het feit dat er twee vertegenwoordiging van om het even welke eindigende decimale fractie is beïnvloedt de belangrijkheid helemaal niet.
De rationele aantallen onder reals zijn niet alleen die die in een eindeloos koord van 0's of 9 eindigen. Om het even welk echt aantal dat de herhaling van een blok van cijfers voorbij wat punt impliceert is rationeel. Bijvoorbeeld, is 0.33333… 1/3. Ook, 0.142857142857…. is 1/7.
Om dit voorstel te vestigen veronderstel in algemeen wij de een aantal vorm 0.abbb… hebben waar a koord van pcijfers is en B een koord van qcijfers is. Dan is dit aantal
ax10-p+10-p[bx10-q+bx10-2q+bx10-q+...]
=
a/10p + (b/10p)(1/10q)[1+1/10q+(1/10q)2+...]
=
a/10p + (b/10p)(1/10q)/[1-1/10q]
=
a/10p + (b/10p)/[10q-1]
=
a/10p + b/(10p+q-10p).
...........................
Bovengenoemd is de som fracties die, door standaardmethodes, als één enkele fractie kan worden uitgedrukt; d.w.z., een rationeel aantal.
De algebraïsche aantallen zijn aantallen die oplossingen aan uit meerdere namen bestaande vergelijkingen met geheelcoëfficiënten, zoals √2 zijn, die een oplossing aan x2-2 = 0 is. De gehelen en de rationele aantallen zijn speciale gevallen van algebraïsche aantallen. Hoewel de reeks algebraïsche aantallen vele irrationele aantallen zoals √2 omvat, bevat het alle irrationele aantallen niet. Bijvoorbeeld, is constante π geen algebraïsch aantal. Het wordt genoemd een transcendentaal aantal; d.w.z., een echt aantal dat geen algebraïsch aantal is. Er zijn slechts een paar vertrouwde transcendentale aantallen. De basis van de natuurlijke logaritmen, e=2.71828182859045…, is een andere vertrouwde.
Het zou kunnen schijnen dat er veel meer algebraïsche aantallen dan transcendentale aantallen zijn, maar eigenlijk is het
omgekeerde het geval. Er is een hogere orde van oneindigheid meer transcendentale aantallen dan algebraïsche aantallen. De belangrijkheid van de algebraïsche aantallen is
0,
het zelfde als de natuurlijke getallen (niet-negatieve gehelen), gehelen en rationele aantallen. Dit betekent dat de belangrijkheid van de reeks transcendentale aantallen het zelfde als dat van de reeks echte aantallen, de orde van het continuum is.
Om de bovengenoemde bewering te bewijzen overwegen eerst de reeks alle veeltermen met geheelcoëfficiënten. Dit is enkel algemeen zo zoals overwegend veeltermen met rationele aantalcoëfficiënten omdat men zich met de noemers van rationele coëfficiënten kan vermenigvuldigen om geheelcoëfficiënten te krijgen. De reeks alle veeltermen van de geheelcoëfficiënt is etc. de unie van de reeks al dergelijke lineaire vergelijkingen, kwadratische vergelijkingen, kubieke vergelijkingen.
De belangrijkheid van de reeks alle lineaire vergelijkingen van de geheelcoëfficiënt is (Z−{0})×Z. De belangrijke coëfficiënt van
een veelterm zou geen nul moeten zijn. De belangrijkheid van de reeks alle lineaire vergelijkingen is
0×
0=
0
Eveneens is de belangrijkheid van de reeks alle geheel-coëfficiënt kwadratische vergelijkingen
0×
0×
0
=
0. Zo ook is de belangrijkheid van alle n-th graadveeltermen
0.
Om het even welke n-th graadveelterm heeft bij het meeste n verschillende wortels. Daarom hoogstens is de belangrijkheid van de reeks wortels van alle n-th graadveeltermen. Aldus hoogstens is de belangrijkheid van de reeks wortels aan alle geheel-coëfficiënt veeltermen
0+
0+
0+... =
0×
0 =
0
Opmerkelijk is de reeks al dergelijke wortels telbaar.
Als de coëfficiënten om wortels van geheel-coëfficiënt veeltermen worden toegestaan te zijn is de belangrijkheid van de reeks wortels nog
0. Aldus door de reeks coëfficiënten uit te breiden worden wij nooit een reeks die een belangrijkheid groter dan 0
heeft
Deze benadering van de echte aantallen gebruikt elf axioma's om een volledig bevolen gebied, de echte aantallen te bepalen. Laat (S, +, *, <) een reeks zijn en functie twee, + en *, riep toevoeging en vermenigvuldiging, respectievelijk, en een orderelatie <, die een functie van Boole is. De functies worden gewoonlijk genoemd verrichtingen en in tussenvoegselaantekening vertegenwoordigd, maar zij zijn niets meer dan speciale binaire functies. De eerste acht axioma's bepalen een gebied:
Men moet tonen dat stelt dat de reeks oneindige opeenvolgingen van cijfers deze axioma's tevreden. Dit is niet onbelangrijk. Merk opnieuw op dat voor de meeste rationele aantallen er twee oneindige opeenvolgingen zijn die het zelfde echte aantal vertegenwoordigen. Bijvoorbeeld, kan vermenigvuldigende identiteit 1 als 1.000… en 0.999 worden vertegenwoordigd….
Denk na hoe te om de som twee opeenvolgingen 0.a en1a2a3... 0.b. te vertegenwoordigen.1b2b3... Als de opeenvolgingen toen beëindigden kon de som bepaald in termen van aanvang met de meest rechtse cijfers en het uitdrukken van de som in termen van verrichting dragen. Voor is de oneindige opeenvolgingen deze procedure niet beschikbaar. Aldus aangezien wij √2 of geen √3 kunnen uitschrijven het is meer mogelijk om √2+√3 uit te schrijven. Bepalen van a*b zou nog harder zijn.
Van bovengenoemde kan zien waarom de formele definitie in wiskunde van reals is in termen van wat Besnoeiingen Dedekind worden genoemd. Een andere definitie is in termen van wat opeenvolgingen Cauchy worden genoemd.
In termen van opeenvolgingen Cauchy is een echt aantal een convergentieopeenvolging. Nu is de definitie van som en product gemakkelijk. Als X={xi: i=0,1,2,...} en Y={yi: i=0,1,2,...} twee convergerende opeenvolgingen toen zijn zijn de som en het product eenvoudig de opeenvolgingen X+Y={(xi+yi): i=0,1,2,...} en X*Y={(xi*yi): i=0,1,2,...}, die kunnen convergerend worden getoond om te zijn. Voor meer op dit zie Echte Aantallen als Opeenvolgingen Cauchy.
Hoewel complexer brengen deze benaderingen niets buiten de vrij naïeve benadering van oneindige opeenvolgingen van eerder voorgestelde cijfers op. De aanwinst van deze andere definities is in stijfheid en provability van voorstellen.
Het is bijzonder moeilijk om te bewijzen dat een specifiek aantal, zoals π, transcendentaal is. Vrijwel alle transcendentale aantallen kunnen niet namelijk zelfs worden gespecificeerd. Er is nochtans één nuttig resultaat dat werd ontdekt onafhankelijk door de Russische wiskundige Aleksandr Gelfond en de Duitse wiskundige Theodor Schneider in 1934 was. Dit resultaat, genoemd de Stelling gelfond-Schneider, zegt dat
Aldus wordt het Probleem Hilbert van al dan niet 2√2 transcendentaal is opgelost door de Stelling gelfond-Schneider. Aantal 2 is algebraïsch en √2 is een irrationeel algebraïsch aantal. Aldus is 2√2 transcendentaal. Eveneens is 2√3 transcendentaal, zoals ook (√2)√2 is.
Voorafgaand aan het resultaat van Gelfond en Schneider was het belangrijkste resultaat op dit gebied een resultaat dat door Carl Louis Ferdinand von Lindemann in 1882 wordt bewezen en dat door Karl Theodor Wilhelm Weierstrass in 1885 wordt veralgemeend. Het resultaat van Lindemann is dat voor om het even welk non-zero algebraïsch aantal β, eβ transcendentaal is.
Bovengenoemd stelt een overweging van alle transcendentale aantallen voor die een vertegenwoordiging in termen van de Stelling gelfond-Schneider hebben; d.w.z., alle nummer x dusdanig dat er α en β dusdanig dat bestaan x=αβ. De belangrijkheid van dergelijke aantallen is
0
0
Dit is de orde van het continuum.
De stelling gelfond-Schneider is eveneens voor complexe aantallen van toepassing, maar dat is een verschillend verhaal.
|
HOMEPAGE VAN Thayer Watkins |