5 votos

Teoremas de intercambio con definiciones

Mi pregunta es motivado por el siguiente pasaje de Gian-Carlo Rota Indiscreta Pensamientos,

'Supongamos que se tienen dos presentaciones formales de la misma teoría matemática. Las definiciones de la primera presentación son los teoremas de la segunda, y viceversa. Esta situación se produce con frecuencia en matemáticas.'

La cita aparece como un experimento para demostrar la diferencia entre las teorías matemáticas y sus presentaciones, pero me pregunto si tal intercambio que ha sucedido en la enseñanza de un área en particular de las matemáticas. Parece plausible que esto podría haber ocurrido en algún momento de la historia de las matemáticas, y porque la presentación de una teoría puede variar a lo largo del tiempo. Es alguien consciente de un ejemplo?

5voto

Betty Mock Puntos 2712

En mi experiencia esto ocurre todo el tiempo. Comenzando con ciertas hipótesis que puede hacer que sea muy difícil de demostrar un teorema. Comenzando con una definición diferente a menudo pueden producir una solución fácil.

Inmediatamente un ejemplo es demostrar que $e^x$ es diferenciable. Usted puede comenzar por la definición de todas las funciones exponenciales para los enteros, entonces para los racionales. A continuación, puede arrancar su camino a los reales, si tiene un poco de cuidado, y usted tendrá continuidad. Ahora a tratar de demostrar que son diferenciables.

Si usted comienza con la definición de un derivado, rápidamente ejecutar en problemas. He encontrado/desarrollado en 3 diferentes directo pruebas de esto la diferenciabilidad, ninguno de los cuales es realmente fácil.

Sin embargo, dando la vuelta a las cosas, podemos tener un muy fácil la prueba de verdad, y evitar todos los detalles de tocar el violín que es necesario si queremos definir funciones exponenciales directamente. Para ello definir

log x = $\int_1^x (1/t)dt$ $ x \in (0, \infty)$

A partir de esta definición se puede de forma inmediata y demostrar las propiedades habituales del logaritmo. Por esta definición log x es monótona y diferenciable.

A continuación, defina $e^x$ a ser la inversa de log x, como se define arriba. Inmediatamente es monótona y diferenciable porque log x; y heredará de log x la costumbre de las propiedades de las exponenciales. Se han definido e como la base de una función exponencial, sin una elaborada derivación de la serie o lo que puede significar. Mostrando de esta dirección coincide con nuestro habitual idea de correo es bastante trivial.

Así, una compleja prueba con el enfoque directo se reduce a un par de líneas simples, con un enfoque indirecto.

Este es un ejemplo sencillo, pero algunas de las mejores pruebas a las que me han visto comenzó girando el problema en su cabeza.

2voto

Tomas Dabasinskas Puntos 41

Esto ocurre tan a menudo que hay ahora es un campo de estudio de este fenómeno llamado "reverse matemáticas". Nuestra etiqueta Inversa matemáticas define como "el estudio de lo que son los axiomas necesarios para demostrar teoremas matemáticos" pero el alcance del campo es mayor. Por ejemplo, se sabe que los contables axioma de elección es necesaria para demostrar el $\sigma$-countability de la medida de Lebesgue. Uno se podría preguntar, por el contrario, si la hipótesis de $\sigma$-aditividad implica contables de CA (suponiendo ZF).

Una más elementales ejemplo sería la teoría de los números reales. Se han definido en el siglo 16 por Simon Stevin en términos de decimal infinita expansiones. En última instancia, Dedekind (y Cantor), mostraron que se puede obtener como el "Dedekind cortes" (o clases de equivalencia de secuencias de Cauchy). Hoy en día, se acostumbra a adoptar el enfoque contrario: un principio que define a los reales a la de Cantor/Dedekind y, a continuación, demuestra que también puede ser expresado por infinitos decimales.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X