Usted dos preguntas:
Históricamente, ¿cómo esta notación surgir?
Lógicamente, ¿cuál es el razonamiento detrás de esto?
Voy a responder a Q2 sólo.
El razonamiento es que estamos hechos para pensar de $\omega$ como ser un número mayor que $\infty$, como en:
$$0 \leq 1\leq 2\leq\cdots \infty\leq \omega$$
Lo bueno de esto es que para cualquier subconjunto $X$ de la línea real, la función de $$\mathop{\lambda}_{n \in \{0,1,\ldots,\infty,\omega\}} \mathcal{C}^n(X)$$ termina siendo "orden de marcha atrás." Como en:
$$\mathcal{C}^0(X) \supseteq \mathcal{C}^1(X) \supseteq \mathcal{C}^2(X)\cdots \mathcal{C}^\infty(X) \supseteq \mathcal{C}^\omega(X)$$
Por lo que vale la pena, me parece que esta notación a ser bastante mediocre. Sería mejor definir una nueva secuencia $\mathcal{A}$ como sigue: $\mathcal{A}^n(X)$ se compone de todas las funciones con valores de $f$ $X$ tal que para todos los $x \in X,$ existe una vecindad de a $x$ en el que la función de $f$ es igual a su propia $n$th-orden de polinomio de Taylor acerca de la $x$. Así que, básicamente, $\mathcal{A}^n(X)$ se compone de todas las funciones en $X$ que piecewise (en cada componente de $X$) se puede expresar como polinomios de grado $n$ o menos (incluyendo el $0$ polinomio). Entonces hace sentido escribir $\mathcal{A}^\infty(X)$ para las funciones analíticas en $X$. Tenemos:
$$\mathcal{C}^0(X) \supseteq \mathcal{C}^1(X) \supseteq \mathcal{C}^2(X)\cdots \mathcal{C}^\infty(X) \supseteq \mathcal{A}^\infty(X) \cdots \supseteq \mathcal{A}^2(X) \supseteq \mathcal{A}^1(X) \supseteq \mathcal{A}^0(X)$$
Por supuesto, todos los subíndices que realmente debe ser en la parte inferior, como en $\mathcal{C}_n$$\mathcal{A}_n$.