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超实数及其标准部分

(2013-07-24 03:15:27)
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it

    关于超实数及其标准部分(standard part)的论述,在国内互联网上很是少见,这个话题涉及关无穷小微积分的核心问题。超实数的标准部分是什么呢?

       723日,J. Keisler《基础微积分》的第1.5节与第1.6节(标准部分)上传完毕。至此,在我国互联网上有了超实数标准部分的论述,填补了这个“空白”。这个“空白”在哪里(什么网站)填补的并不重要,只要你搜索“第1.6节标准部分”即可找到它。在不久的将来,我们将发布一个“阅览室”(导航地图)引导读者查找相关资料。

        目前,有两种微积分学在国内互联网上布阵对峙,一种是无穷小微积分,一种是基于(εδ)极限论的传统微积分。超实数取其标准部分的运算“st”就是(εδ)极限论的替代物。 在微积分中,极限“lim”运算没有了,取标准部分运算“st” 取而代之,简而言之,”lim“换成了”st“。实际上,“st”运算类似于初等数学的代数运算,用”st“代替”lim“,微积分学得以极大地简化,下放中学成为实际可能。

            J.Keisler在”第1.6节标准部分“里面给出以下两个重要定义:

DEFINITION

Two hyperreal numbers b and c are said to be infinitely close to each other, in symbols

b c, if their difference b - c is infinitesimal. B c means that b is not infinitely close to c.

DEFINITION

Let b be a finite hyperreal number. Thestandard partof b, denoted by st(b), is the real number which is infinitely close to b. Infinite hyperreal numbers do not have standard parts.

            我们要注意的是,所谓超实数b的标准部分st(b)是指:”the real number which is infinitely close to b“(即”无限接近于b的那个实数“),而不是超实数b自身的某个固有的部分。

       有关取标准部分运算“st”,有如下定理”

THEOREM 3

       Let a and b be finite hyperreal numbers. Then

       (i)  st(-a) = - st(a).

       (ii)  st(a+b) = st(a)+st(b).

       (iii)  st(a-b) = st(a) -st(b).

       (iv)  st(ab) = st(a)·st(b).

       (v)  if st(b)0, then st(a/b)=st(a)/st(b).

       (vi)  st(an)=(st(a))n.

       (vii)  if a0, then st(____)=________.

       (viii)  if ab, then st(a)st(b).

证明在此省略。



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