Spørgsmål:
Hvorfor så matematikere ikke, at $ f_n (x) = x ^ n $ er et modeksempel til Cauchys "sætning" om grænser for kontinuerlige funktioner?
Helmer.Aslaksen
2015-01-02 16:09:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

I 1821 hævdede Cauchy, at grænsen for en sekvens af kontinuerlige funktioner er kontinuerlig. I 1826 gav Abel et kompliceret trigonometrisk modeksempel. Når vi underviser i analysekurser, giver vi normalt sekvensen $ f_n (x) = x ^ n $ som en modeksempel. Hvem opdagede dette modeksempel? Hvorfor blev denne modeksempel ikke opdaget tidligere? Jeg er klar over, at dette er et "dumt" spørgsmål uden simpelt svar, men hver gang jeg underviser i analyse, generer dette mig, så jeg ville se, om nogen her kunne kaste lys over dette. På forhånd tak!

@RoryDaulton $ x ^ n $ konvergerer punktvis til en diskontinuerlig funktion på $ [0, 1] $.
Tre svar:
Alexandre Eremenko
2015-01-02 17:21:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

"Modeksempler" til Cauchys sætning blev "opdaget", så snart han beviste det. Selvfølgelig vidste Cauchy alle disse "modeksempler", men han insisterede på, at hans sætning og dens bevis er korrekt indtil hans død.

Især Fouriers bog om varme er fuld af disse modeksempler. Fourier forsøger at afklare sagen ved at definere en kontinuerlig funktion som en "hvis graf kan tegnes uden at løsne blyanten fra papiret". Så fra Fouriers synspunkt består kurvekonsekvensen af ​​den negative $ x $ -stråle, et lodret segment fra $ (0,0) $ til $ (0,1) $ og den vandrette stråle fra $ (0,1) $ til højre, er en graf over en kontinuerlig funktion :-).

Jeg husker, at definitionen af ​​"funktion" din bliver undervist i din Calculus-klasse på grund af Dirichlet, og dette var meget senere end Cauchy.

Din funktion, som er nul på $ [0,1) $ og $ 1 $ ved $ 1 $, var simpelthen ikke en "funktion" for Cauchy. Om udviklingen af ​​begrebet "funktion", læs Luzins papir i Amer. Matematik. Månedligt.

Problemet er, at hverken forestillingen om kontinuerlig funktion eller begrebet konvergens af funktioner var tilstrækkeligt formaliseret på det tidspunkt. Hvis du læser Cauchys bevis, er det i det væsentlige korrekt, men han bruger virkelig ensartet konvergens. Begrebet ensartet konvergens blev ikke formaliseret på det tidspunkt.

Alle disse ting blev først afklaret på tidspunktet for Weierstrass. I dag tænker vi alle inden for de rammer, som Cantor skaber, så vi kan ikke forstå det vanskelige, der opleves af matematikere før Cantor, Dedekind og Weierstrass. For at forstå dem skal man læse de originale tekster og glemme, hvad man blev undervist i i Calculus-klassen.

Dette svarer ikke væsentligt på spørgsmålet om, hvorfor $ f_n = x ^ n $ ikke blev betragtet som et modeksempel på det tidspunkt. Vi finder for eksempel, at i Abels papir (1826) påpegede, at denne sætning "led undtagelser", citerede han også Fourier-serier snarere end det tilsyneladende enklere eksempel på $ \ sum x ^ n = \ frac1 {1-x} $.
Så du siger dybest set, at han * virkelig * talte om [ensartet grænsesætning] (http://en.wikipedia.org/wiki/Uniform_limit_theorem)?
@Danu: Ja, det siger jeg. Bortset fra at DEFINITIONEN af ensartet grænse (eller en hvilken som helst grænse eller en funktion) ikke blev givet på det tidspunkt i de termer, som vi lærer.
Tak for meget nyttige kommentarer. Jeg prøver stadig at fordøje det. Siger du, at hvis nogen havde spurgt Cauchy om x ^ n, ville han have sagt, at sekvensen IKKE konvergerede, da grænsen ikke var en funktion?
Conifold
2015-01-03 03:13:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jeg tilføjer til Alexandres svar, at med den måde, Cauchy tænkte på kontinuum og defineret konvergens, konvergerede "modeksemplerne" ikke til de grænser, vi tilskriver dem i dag. For Cauchy er "point" "bevægelige punkter", så han ville overveje $ x = 1-1 / n $ med variabel $ n $ går til $ \ infty $ et "punkt" uendeligt tæt på $ 1 $ . Men $ (1-1 / n) ^ n $ konvergerer ikke til $ 1 $ , så $ x ^ n $ konvergerer ikke til noget ved $ 1 $ ifølge Cauchy. Han afskedigede Abels og Fouriers "modeksempler" af samme grund, se Lakatos, Cauchy og Continuum.

Med Cauchys "bevægelige punkter" viser hans "punktvise" konvergens sig at antyde Weierstass ensartede konvergens. Mere om Cauchys forståelse af uendelige størrelser og kontinuitet i Fishers Cauchy and the Infinitely Small, som også giver en moderne rekonstruktion af Cauchys argument med hensyn til ikke-standard analyse, hvor det er korrekt.

Mikhail Katz
2015-12-28 22:10:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Cauchys formulering af sætningen i 1821 er tvetydig, og i hvert fald synes Cauchy i en artikel fra 1853 at sige, at den var forkert som anført. På den anden side ændrer Cauchy hypoteserne i artiklen fra 1853 og hævder, at dette resulterer i en ægte sætning, der giver et bevis herpå. Eksistensen af ​​et korrekt resultat (modulo-modificerede hypoteser) kunne forklare, hvorfor det måske ikke var åbenlyst, at sætningen er forkert.

Der er spildt meget blæk på dette emne. Bruger Conifold ser ud til at anvende Lakatos 'terminologi, der søgte at forklare Cauchy i form af såkaldte "bevægelige punkter". Jeg forstår personligt ikke, hvad disse bevægende punkter er, og foretrækker den forklaring, som D. Laugwitz gav i sin artikel fra 1987 i Historia Mathematica her: http://www.sciencedirect.com/ science / article / pii / 0315086087900450

I sin artikel understreger Laugwitz, at han giver en fortolkning ved hjælp af Cauchys egne koncepter, og at der ikke er behov for ikke-standardtal for at forklare Cauchy, i modsætning til Fisher citeret af bruger Conifold.

Vores seneste artikel beskæftiger sig med nogle aspekter af denne debat: http://dx.doi.org/10.1007/s10699-015-9473-4



Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...