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¿Es el conjunto de funciones elementales que no tienen integrales elementales más grande que el conjunto de funciones elementales que tienen integrales elementales?

Cada vez más me parece que las funciones que han de primaria integrales son bastante raras en comparación con los que no las tienen. Ni siquiera levantar una escuela primaria de la función a un poder diferente puede resultar en no disponer de una primaria integral .

Ex. $\sqrt{\arctan (x)}$

También muchos aparentemente funciones simples no tienen primaria integrales.

Ex. $\frac {\sin (x)}{x}$ o $ \sin \left( \frac{1}{x} \right) $

Así que mi pregunta es que podemos escribir una prueba formal para demostrar/refutar que el conjunto de funciones elementales que no tienen primaria integrales es más grande que el conjunto de funciones elementales que han de primaria integrales?

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elidiot Puntos 732

Esto podría no responder a su pregunta con precisión, pero que podría estar interesado por las discusiones en torno del teorema de Liouville en el diferencial álgebra. Aquí hay un enlace a la página de la Wikipedia de este teorema.

En pocas palabras, el objetivo es formalizar la situación diciendo que su "conocido" funciones de mentir en algún campo de $K$. Por ejemplo, $K$ podría ser $\mathbb R(X)$ el campo de racional fracciones más de $\mathbb R$. A continuación, la adición de nuevas funciones como el logaritmo es lo mismo que mirar en el campo de las extensiones que tienen una cierta propiedad. Yo deje de leer que por sí mismo con la esperanza de que esto podría ayudarle.

Sin embargo no creo que esto conteste tu pregunta totalmente, es decir, dando una forma de tomar en cuenta una lista completa de las funciones usuales y, a continuación, caracterizar perfectamente a aquellos que la integral es todavía algunos habituales de la función.

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user42723 Puntos 136

Tienen la misma cardinalidad

No está claro si todos los real/complejo constantes son permitidos, o sólo números enteros. Deje $K$ el conjunto de constantes.

Deje $E_i$ e $E_{ni}$ ser los conjuntos de funciones elementales que, respectivamente, y no tienen la primaria integral y deje $E_a = E_i\ \cup\ E_{ni}$.

El límite inferior de $E_i$ e $E_{ni}$

Puesto que para cada constante $c \in K$, hay una función de $f(x) = c$, tenemos: $$|E_i| \ge |K|$$ También, para cada constante $c \in K$, hay una función de $f(x) = \sin(1/x)+c$, así: $$|E_{ni}| \ge |K|$$

Upper bound on $E_a$ if $K = \mathbb{N}$

In this case every elementary function can be written using a text formula, for example sin(2*x)^(x/3). If there were more than countable infinite elementary functions, this wouldn't be possible, so:

$$|E_{a}| \le |K|$$

Upper bound on $E_a$ if $K = \mathbb{R}$

Let's say a form of an elementary function is an elementary function with the constants written as $c_i$. So for example $c_1\cdot x^{c_2}$. Just as in the previous section, we can write every form as a text formula, like for example c1*x^c2. This gives an upper bound of $|\mathbb{N}|$ on the number of forms.

Now to go from a form to an elementary function, we have to fill in the constants. Let's say some form has $n$ constants, then there are $|\mathbb{R}|^n$ ways to choose the constants. It is well known that $|\mathbb{R}|^n = |\mathbb{R}|$.

To get an upper bound on $E_a$, we can multiply the number of forms by the number of ways to choose constants. So $|\mathbb{N}| \cdot |\mathbb{R}| = |\mathbb{R}|$ and we get:

$$|E_{a}| \le |K|$$

Upper and lower bound combined

If $K = \mathbb{N}$ or $K = \mathbb{R}$ probamos estas fórmulas para ser verdad: $$ \begin{align} |E_i| &\ge |K| \\ |E_{ni}| &\ge |K| \\ |E_a| &\le |K| \\ |E_a| &= |E_i| + |E_{ni}| \end{align} $$ No es difícil ver que se sigue que: $$|E_{a}| = |E_i| = |E_{ni}| = |K|$$

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