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Infinitesimales: ¿cuál es la intuición?

Al considerar una distancia / intervalo infinitesimal / en cálculo, ¿cuál es la interpretación intuitiva? ¿Es demasiado pequeño para ser medible pero aún tiene cierta distancia en una escala inalcanzable? ¿Hay diferentes interpretaciones? Si es así, lo que estoy considerando por el momento es la interpretación en cálculo, pero todavía estoy contento de escuchar todos los puntos de vista.

Nota: puede que no esté hablando de "mensurable" en el mismo sentido que la teoría de la medida. Lo siento por eso.

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John Fouhy Puntos 759

La interpretación intuitiva (y una construcción en análisis no estándar) es una secuencia de distancias que convergen a cero. Entonces es un proceso en lugar de una sola distancia. Cada distancia "real"$x$ se puede considerar como la secuencia$$x,x,x,\ldots,$$ whereas infinitesimals are sequences like $$1,\frac{1}{2},\frac{1}{3},\ldots.$ $ Conseguir que todo esto funcione es el análisis no estándar de Robinson.

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Andrei Rînea Puntos 7554

En primer lugar, piense acerca de estas propiedades del número cero. Deje $r$ ser cualquier número real positivo, entonces...

  1. $0 < r$

  2. $0 > -r$

  3. $0 \cdot r = 0$

  4. $0 + r = r$

Usted puede pensar de infinitesimals como "cero-como los números". Deje $r$ ser cualquier número real positivo. Entonces si $\epsilon$ es un infinitesimal, tiene estas propiedades:

  1. $\epsilon < r$

  2. $\epsilon > -r$

  3. $\epsilon \cdot r$ es un infinitesimal

  4. $\epsilon + r$ es "infinitamente cerca" para el número real r

Son útiles en el cálculo por muchas razones, pero la principal razón por la que alguien, en Cálculo 1 se aprecia es que se simplifique sus derivados. La definición tradicional de la derivada es que $f'(x) = lim_{h \rightarrow 0} \frac{f(x+h)-f(x)}{h}$, lo que debemos hacer, porque simplemente conectando $h = 0$ como lo haría normalmente para "resolver el" límite de los rendimientos de los indefinidos expresión algebraica $\frac{0}{0}$.

Infinitesimalmente, definimos $f'(x) = ($ "el número real infinitamente cercana a" $\frac{f(x+\epsilon) - f(x)}{\epsilon})$. Esta definición evita tener que hacer complicadas límite de argumentos y le permite centrarse en el álgebra de la situación.

Otro buen ejemplo donde infinitesimals simplificar el cálculo es la definición de continutiy. Generalmente, se define una función de $f$ ser continua en $a$ si y sólo si $lim_{x \rightarrow a} f(x) = f(a)$ que se explica por la definición de límite a $\forall \epsilon > 0 \exists \delta > 0$ tal que $|x - a| < \delta$ implica $|f(x) - f(a)| < \epsilon$. Es decir, la definición precisa de dos cuantificadores universal ("para todos") y existencial ("no existe").

El infinitesimal definición de continua es mucho más fácil de entender: "si $x$ es infinitamente cercana a $a$, $f(x)$ es infinitamente cercana a $f(a)$".

La dificultad en el uso de infinitesimals no es necesariamente la comprensión de sus propiedades, como es la dificultad en la CONSTRUCCIÓN de ellos. La comprensión de cómo "infinitamente cerca" funciona de manera similar no es muy difícil para las funciones de primer curso de cálculo. Afortunadamente, por lo general, no se preocupe acerca de la construcción de los números reales en la introducción del curso de cálculo, por lo que deben ser razonables para el uso de infinitesimals en una manera similar!

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farofus Puntos 1

Tengo 2 ideas acerca de cómo infinitesimals trabajo, pero tenga en cuenta que esto es sólo mi modelo, mi análisis, mi interpretación de infinitesimals, y que puedo estar equivocado, pero aquí vamos:

Imagina si los números reales fueron cuantificadas (sé que no están, pero este modelo es muy útil para entender mi interpretación de infinitesimals),en otras palabras, entre r y r+dr no hay números en ese intervalo: r+dr es el número que sale a la derecha después de r. dr sería el número más pequeño que usted podría pensar, el número más pequeño que jamás podría medir, y todos los números que se ven son sólo un gran número de veces el dr. Tomemos, por ejemplo, la teoría de Planck, dijo que la energía de los osciladores fue cuantificada (E=hf), y no importa lo que se obtiene como la energía del oscilador, debe ser un número n de veces hf.

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