Лекции профессора В.И. Моисеева по R-анализу
без бесконечно малых, то мы должны были бы также перейти к парам и построить исчисление
пар, аналогичное таковому для бесконечно малых. Но давайте сейчас сделаем нечто большее –
введём бесконечно большие величины, сохраняя одновременно и бесконечно малые величины.
Это потребует введения троек вещественных чисел следующего вида:
(2) (q,x,y),
где q будут обозначать бесконечно большие, х – базовые и у – бесконечно малые
величины.
Определим на таких тройках следующие операции:
- сложение: (q1,х1,у1) + (q2,х2,у2) = (q1+q2,х1+х2,у1+у2),
- вычитание: (q1,х1,у1) - (q2,х2,у2) = (q1-q2,х1+х2,у1+у2),
- умножение: (q1,х1,у1) (q2,х2,у2) = (q1x2+q2x1, q1y2+х1х2+y1q2, х1у2+х2у1).
Задача: определите операцию деления, исходя из её обратности операции умножения.
Здесь могут быть определены группы по сложению с нейтральным элементом 0 = (0,0,0)
и по умножению с нейтральным элементом 1 = (0,1,0).
Задача: проверьте, что элемент (0,1,0) является нейтральным элементом для
определённой выше операции умножения на тройках.
На тройках (q,х,у) можно ввести порядок по правилам:
(3) (q1,х1,у1) (q2,х2,у2) (q1q2) ((q1=q2) (x1x2)) ((q1=q2) (х1=х2) (у1у2)).
Теперь можно интерпретировать величины (0,0,у) как бесконечно малые, величины
(0,х,0) – как конечные, а (q,0,0) – как бесконечно большие.
Покажем, что положительные бесконечно большие лежат между бесконечностью и всеми
положительными конечными величинами.
Положительная бесконечно большая – это тройка (q,0,0), где q0.
Положительная конечная величина – это тройка (0,х,0), где х0.
Бесконечность – это тройка (,0,0).
Тогда, используя определение порядка (3), получим (докажите!):
(4) (0,х,0) (q,0,0) (,0,0).
Таким образом, в самом деле, тройки (q,0,0) можно рассматривать как бесконечно
большие величины в отношении к конечным величинам (0,х,0). Это значит, что только для
множества конечных величин (0,х,0) и только для множества бесконечно больших (q,0,0)
аксиома Архимеда не выполняется, хотя она выполнена для всего множества троек (q,х,у).
Задача: проверьте выполнение аксиомы Архимеда для множества всех троек (q,х,у).
Также, по-прежнему, для троек существуют и актуальные бесконечно малые, т.е. можно
доказать, что
(5) (0,0,0) (0,0,у) (0,х,0),
где х0 и у0.
В этом случае тройка (0,0,у) выражает бесконечно малую величину.
Таким образом, мы расширяем средства R-анализа на бесконечно большие и бесконечно
58