超整數及其用途

2021-06-17 20:09:36 字數 1488 閱讀 3979

大家知道,整數(

integers))集合z

,包含正、負整數以及零,是一種經常有用的數系。在無窮小微積分學裡面,為了展開理論的需要(僅僅是這個目的)必須擴大整數數系

z。怎麼辦呢?

j.keisler

教授在《基礎微積分》第

3.8節連續函式的性質(搜尋一下,即可查閱)裡面給出如下定義:

definition

a hyperinteger

(超整數)

is a hyperreal number y such that y = [x] for some hyperreal x. 函式

y= [x]

,平常叫做「最大整數函式」,其記號「

」本身就是一種特定函式的符號,表示不大於

x的整數。也就是說,」

when

x varies over the hyperreal numbers, [

x] is the greatest hyperinteger

ysuch that

y ≤ x.「

,而且,根據轉移原則,」

every hyperreal number x

is between two hyperintegers [

x] and [

x]+ 1「

,即成立下式:

【x] ≤

x≤ [

x]+1.

由此可見,超整數是一種特定的超實數,是傳統整數系

z的自然擴充

z*。正的無限超實數

x產生正的無限超整數,記為:k,

h等。我們設想,給定超實區間

[a,b]*(

注意:此區間不是實區間

[a,b]

,區間的右上角帶有星號」

*「),將其無限地加以「分割」(在無窮小微積分學裡面,等分既已足夠),得到無限多個(

h個)等長的子區間(長度為δ):

[a,a+δ] , [a+δ, a+2δ],……

,[a+(k-1)δ,a+kδ],……

,[a+(h-1)δ, b]

各子區間的端點

(分割點)是:

a,a+δ, a+2δ, ……,a+kδ

,……,a+hδ= b,

其中超整數k在

1至h之間變化。對於超實線段進行無限分割(等分即已足夠)在展開微積分學理論方面,特別是無窮級數與積分理論,是非常有用的結構模型。在傳統微積分學裡面,這是無法想象的。

實際上,無窮小ε與

δ,超整數h與

k,是無窮小微積分學的兩個」法寶「,神通廣大。只要真正地領會、掌握了這兩者的實質與用法,學習無窮小微積分就算學得差不多了。無窮小與無窮大(超整數)的具體數值並不重要,它們只是乙個理論符號(推理工具),只要它們存在即可。

a.robinson

發明」非標準分析「,真是乙個」絕招兒「,發明了無窮小ε與

δ,定義了超整數h與

k,卻不管它們的數值到底有多小,究竟有多大。妙哉,妙哉!

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