【關(guān)于無窮小量和無窮的定義】
前置知識需要對射影幾何的【無窮遠點】【無窮遠直線】有了解。
? ? 簡單規(guī)定下:在更加“普遍”意義上的射影幾何上,每一個直線上面再加一個無窮遠點,不再規(guī)定“平行直線不想交”而是相交于同一個無窮遠點,所有無窮遠點構(gòu)成一條無窮遠直線。
? ? ?這樣的規(guī)定下,任意兩條直線都相交于一點,要么是“有窮遠點”要么是“無窮遠點”。(這樣一來便可以保證“射影”變換下,像與原像形成雙射)((這一段有興趣的自己搞吧,和文本無關(guān),只是說明為什么要搞這樣一個無窮遠點和無窮遠直線))
? ? ?【正文】既然定義了“無窮遠點”,隨之而來就會有很多性質(zhì)。(把加入了這些性質(zhì)的平面稱為“拓廣平面”)
1.拓廣平面上的直線,兩段無限延伸相連于無窮遠點,即,直線的某一理解模型為閉合圖形。
2.所有平行直線交于同一無窮遠點,因此,對于一個點作為中心,每個“方向”上有唯一無窮遠點,因此,平面的某一理解模型為一個有界圓盤,圓周為無窮遠直線。
由上可知
對于數(shù)軸,易知正方向上的+∞與負(fù)的-∞相連于“無窮遠點”,定義其在數(shù)軸上為Θ。
即有
+∞=-∞=Θ
笛卡爾坐標(biāo)系(正交坐標(biāo)系)的兩個軸考慮為在無窮遠處相連的拓廣直線:
現(xiàn)在考慮y=1/x,x等于0時的情形,可知
1/0=Θ,可知,為了使得運算不矛盾,要有:
2/0=2(1/0)=2Θ
現(xiàn)在考慮“除法運算”的意義:
6÷2=3
? ? ?6-2-2-2=0
3=6減到0需要三步
即有
1÷0=Θ
? ? ? 1-0-0-…-0=0
Θ=1減到0需要【無窮】步
現(xiàn)在考慮aΘ,a∈R的意義:
我們有2÷0=2Θ即
? ? ? 2-0-0-…-0=0
2Θ=2減到0需要兩倍于(1減到0的)【無窮步】。
因此定義Θ為:Θ=1/0,指以y=1/x中函數(shù)圖像逼近x軸的【速率】定義的【無窮】。
易知,⊙Θ之間存在運算,即存在⊙Θ^n,n∈R
對于“乘法運算”的意義:
2×3=6可看做
2×1×3=6
1.把數(shù)軸拉伸三倍,即把單位1拉伸三倍后2的位置為“6”
2.以2為單位,0+2+2+2=6走三步。
(可以看出乘法與除法互為逆運算,前者為從0出發(fā)走到某數(shù)的步數(shù)or拉伸數(shù)軸,后者為從某數(shù)回到0需要的步數(shù)or壓縮數(shù)軸)
現(xiàn)在考慮在乘法領(lǐng)域內(nèi):
? ?2≠3
2/0≠3/0
2×0≠3×0
定義1×0=τ
易知Θ=1/τ
即有:2×0=2τ,3×0=3τ
可以看出,τ為某種無窮小量
現(xiàn)在考慮無窮小量τ,2×0=2×1×0
可看做是2×(1×0)=0即單位的“消失”,或者認(rèn)為“數(shù)軸被探索成一個點時不是瞬間坍縮,而是以某個‘速率’”。
因此定義τ為:1×0=τ,指以1×0=0為【速率】的【無窮小量】。
易聯(lián)想到數(shù)學(xué)分析中極限的“等價無窮小”,因此與其認(rèn)為,“無窮小是一個極限為0的過程”,不妨認(rèn)為“所有數(shù)字都是一個過程”。且我們定義對于任意“過程”需要時間t,即,不同運算之間會有【速率】的區(qū)別。
我們定義“≡”為【最終等于】
定義=為“時間上同步,數(shù)值上等于”
易知:
1)
2×1≡2×1×1
2×1≠2×1×1(前者更快)
2)
2×0≡3×0
2×0≠3×0
這樣便可以把再次之前的運算體系包括進來。
即對于有限t,1/0=不被定義。
要首先定義【無限t】,才有1/0≡Θ
這樣,不僅無窮大和無窮小量是過程,所有數(shù)字都是【過程】。
因此有Θ,τ為在【無限t】下以某個速率到達的【無窮】和【無窮小量】
因此在數(shù)軸上,【無窮小量】對應(yīng)有窮點?
【無窮】對應(yīng)無窮遠點。
便有1/0≡Θ
tan(π/2)≡Θ
對于Θ,τ的運算:
Θ±任意有窮量=Θ
τ±任意有窮量=τ
(注意是“=”不是“≡”)
同時,對于拓廣平面內(nèi)的直線,所有直線都在無窮遠點處閉合,也就自然有所有直線都存在一個模型是閉合曲線。
又因為Θ=1/τ
可知所有曲線都存在有某個【無窮小量】之下是直線。即,直線總是可以作為“曲線”的局部,同時,這不是一種“近似”,而是在【無限t】得出的必然。