การวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์
ในทางคณิตศาสตร์การวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์คือการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ที่ดำเนินการตามหลักการบางประการของคณิตศาสตร์เชิงสร้างสรรค์
การแนะนำ
ชื่อของวิชานี้แตกต่างจากการวิเคราะห์แบบคลาสสิกซึ่งในบริบทนี้หมายถึงการวิเคราะห์ที่ทำตามหลักการทั่วไปของคณิตศาสตร์แบบคลาสสิกอย่างไรก็ตาม มีสำนักคิดต่างๆ และรูปแบบที่เป็นทางการที่แตกต่างกันมากมายของการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์[ 1 ]ไม่ว่าจะเป็นแบบคลาสสิกหรือเชิงสร้างสรรค์ในรูปแบบใดก็ตาม กรอบการวิเคราะห์ดังกล่าวจะกำหนดสัจพจน์ของเส้นจำนวนจริงด้วยวิธีการบางอย่าง ซึ่งเป็นชุดที่ขยายจำนวนตรรกยะและมีความสัมพันธ์ของการแยกจากกันที่สามารถกำหนดได้จากโครงสร้างลำดับที่ไม่สมมาตร จุดศูนย์กลางคือภาคแสดงความเป็นบวก ซึ่งในที่นี้แสดงด้วยซึ่งควบคุมความเท่ากับศูนย์โดยทั่วไปแล้ว สมาชิกของกลุ่มนี้จะถูกเรียกว่าจำนวนจริงแม้ว่าคำนี้จะมีความหมายหลากหลายในสาขาวิชานี้ แต่กรอบแนวคิดทั้งหมดก็มีแก่นหลักร่วมกันซึ่งเป็นทฤษฎีบทของการวิเคราะห์แบบคลาสสิกเช่นกัน
กรอบการทำงานเชิงสร้างสรรค์สำหรับการกำหนดสูตรนั้นเป็นการขยายเลขคณิตของ Heytingโดยใช้ประเภทต่างๆ รวมถึงเลขคณิตลำดับที่สองเชิงสร้างสรรค์หรือทฤษฎีเซตโทโพสเซตประเภทหรือ เซตเชิงสร้างสรรค์ที่แข็งแกร่งเพียงพอ เช่นซึ่งเป็นส่วนเสริมเชิงสร้างสรรค์ของแน่นอนว่าการกำหนดสัจพจน์โดยตรงก็สามารถศึกษาได้เช่นกัน
การเตรียมการเชิงตรรกะ
ตรรกะพื้นฐานของการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์คือตรรกะแบบสัญชาตญาณซึ่งหมายความว่าหลักการของสิ่งที่ไม่รวมอยู่ตรงกลางนั้นไม่มีอยู่จริงไม่ได้หมายความว่าจะเป็นเช่นนั้นเสมอไปสำหรับทุกข้อเสนอหากข้อเสนอหนึ่งสามารถพิสูจน์ได้ ซึ่งหมายความว่าข้อกล่าวอ้างที่ว่าไม่มีอยู่จริงนั้นไม่เป็นความจริงการพิสูจน์ได้นั้นเป็นเรื่องไร้สาระ ดังนั้นข้อหลังจึงไม่สามารถพิสูจน์ได้ในทฤษฎีที่สอดคล้องกัน คำกล่าวอ้างการมีอยู่ที่มีการปฏิเสธซ้ำสองครั้งเป็นข้อความเชิงลบทางตรรกะและเป็นสิ่งที่บ่งชี้โดยนัย แต่โดยทั่วไปแล้วไม่เทียบเท่ากับคำกล่าวอ้างการมีอยู่เอง ความซับซ้อนส่วนใหญ่ของการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์สามารถกำหนดกรอบได้ในแง่ของความอ่อนแอของประพจน์ในรูปแบบเชิงลบทางตรรกะซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะอ่อนแอกว่าในทางกลับกัน ก็เป็นนัยยะอย่างหนึ่งด้วยโดยทั่วไปแล้วไม่สามารถย้อนกลับได้
ถึงแม้ว่าทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์จะพิสูจน์ทฤษฎีบทได้น้อยกว่าทฤษฎีบทแบบดั้งเดิมในรูปแบบการนำเสนอแบบดั้งเดิม แต่ก็อาจแสดงคุณสมบัติเชิงอภิตรรกะที่น่าสนใจได้ ตัวอย่างเช่น หากทฤษฎีหนึ่งแสดงคุณสมบัติการแยกส่วนดังนั้นหากพิสูจน์การแยกส่วนได้แล้วก็เช่นกันหรือแม้แต่ในเลขคณิตแบบคลาสสิก หลักการนี้ก็ถูกละเมิดสำหรับข้อเสนอพื้นฐานที่สุดเกี่ยวกับลำดับของตัวเลข ดังที่จะแสดงให้เห็นต่อไปนี้
述语ที่ไม่สามารถตัดสินได้
กลยุทธ์ทั่วไปในการกำหนดรูปแบบที่เป็นทางการของจำนวนจริงคือการใช้ลำดับของจำนวนตรรกยะดังนั้นเราจึงดึงแรงจูงใจและตัวอย่างโดยอิงจากสิ่งเหล่านั้น ดังนั้นในการกำหนดคำศัพท์ ลองพิจารณา ภาคแสดง ที่ตัดสินได้บนธรรมชาติ ซึ่งในภาษาเชิงสร้างสรรค์หมายถึงสามารถพิสูจน์ได้ และปล่อยให้เป็นฟังก์ชันลักษณะเฉพาะที่กำหนดให้เท่ากับตรงจุดไหนกันแน่จริง ลำดับที่เกี่ยวข้องเป็นแบบโมโนโทน โดยค่าต่างๆ จะเพิ่มขึ้นอย่างไม่เคร่งครัดระหว่างขอบเขตและในที่นี้ เพื่อเป็นการสาธิต เราจะกำหนดความเท่าเทียมกันแบบขยายให้กับลำดับศูนย์ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าโปรดสังเกตว่าสัญลักษณ์ "" ถูกใช้ในหลายบริบทที่นี่ สำหรับทฤษฎีใดๆ ที่ครอบคลุมเลขคณิตนั้น ยังมีข้อความอีกมากมายที่ยังไม่ได้รับการตัดสิน และแม้กระทั่งข้อความที่พิสูจน์ได้ว่าเป็นอิสระต่อกัน. สอง-ตัวอย่างเช่นข้อสันนิษฐานของโกลด์บัคและประโยคของรอสเซอร์ในทฤษฎีบท
พิจารณาทฤษฎีใดๆ ก็ได้โดยมีตัวบ่งปริมาณที่ครอบคลุมลำดับ เชิง ตรรกะแบบดั้งเดิมที่เรียกซ้ำได้ ตรรกะ ขั้นต่ำ สุด พิสูจน์ข้ออ้างที่ไม่ขัดแย้งกันสำหรับประพจน์ใดๆ และการปฏิเสธของส่วนกลางที่ถูกยกเว้นสำหรับประพจน์ใดๆ ก็ตามจะเป็นเรื่องไร้สาระ นอกจากนี้ยังหมายความว่าไม่มีทฤษฎีที่สอดคล้องกัน (แม้จะเป็นทฤษฎีต่อต้านคลาสสิก) ที่ปฏิเสธการแยกส่วนตรงกลางที่ถูกยกเว้นสำหรับประพจน์ใดๆ ก็ตาม อันที่จริงแล้ว มันถือว่า
ทฤษฎีบทนี้มีความสมมูลทางตรรกะกับการอ้างว่าลำดับหนึ่งไม่มีอยู่จริง ซึ่งการเชื่อมแบบ "ยกเว้นตรงกลาง" เกี่ยวกับความเท่ากับศูนย์นั้นสามารถพิสูจน์ได้ว่าไม่จริง ไม่มีลำดับใดที่สามารถแสดงให้เห็นได้ว่าการเชื่อมแบบ "ยกเว้นตรงกลาง" นั้นถูกปฏิเสธ สมมติว่าทฤษฎีที่กล่าวถึงนั้นสอดคล้องกันและถูกต้องตามหลักคณิตศาสตร์ ทีนี้ทฤษฎีบทของเกอเดลหมายความว่ามีลำดับที่ชัดเจนอยู่โดยที่สำหรับความแม่นยำคงที่ใดๆพิสูจน์ว่าลำดับศูนย์เป็นค่าประมาณที่ดีของแต่ก็สามารถสรุปได้ในเชิงอภิปรัชญาเช่นกันว่ารวมถึง[ 2 ] ข้อ เสนอแนะนี้ซึ่งเท่ากับข้อเสนอของรูปแบบที่มีปริมาณสากลอีกครั้ง อย่างเห็นได้ชัด
แม้ว่าข้ออ้างการแยกส่วนเหล่านี้จะไม่มีข้อมูลใดๆ ก็ตาม ในกรณีที่ไม่มีสัจพจน์เพิ่มเติมที่ทำลายคุณสมบัติเชิงอภิปรัชญา การอนุมานเชิงสร้างสรรค์โดยทั่วไปจะสะท้อนถึงความสามารถในการพิสูจน์ ข้อความต้องห้ามที่ไม่ควรตัดสินได้ (หากเป้าหมายคือการเคารพการตีความความสามารถในการพิสูจน์ของข้ออ้างเชิงสร้างสรรค์) สามารถออกแบบเพื่อกำหนดนิยามของความเท่าเทียมกันแบบกำหนดเองได้"รวมถึงการกำหนดรูปแบบอย่างเป็นทางการด้านล่างด้วย สำหรับนัยยะของการเชื่อมโยงแบบ "หรือ" ของข้อเสนอที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์หรือหักล้างนั้น เราจะเรียกว่าตัวอย่างค้านแบบบราวเวอร์ที่อ่อนแอ "
ลำดับเทียบกับการแยก
ทฤษฎีของฟิลด์ปิดจริงสามารถกำหนดเป็นสัจพจน์ได้ โดยที่สัจพจน์ที่ไม่ใช่เชิงตรรกะทั้งหมดสอดคล้องกับหลักการเชิงสร้างสรรค์ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับวงแหวนสลับที่พร้อมด้วยสมมติฐานสำหรับตัวบ่งชี้เชิงบวกโดยมีหน่วยเป็นบวกและศูนย์เป็นลบ กล่าวคือและในวงแหวนใดๆ ก็ตาม เราสามารถกำหนดได้ซึ่งถือเป็นลำดับสมบูรณ์ที่เข้มงวดในรูปแบบการสร้าง (เรียกอีกอย่างว่าลำดับเชิงเส้น หรือเพื่อให้ชัดเจนในบริบทนี้ เรียกว่าลำดับเสมือน ) ตามปกติแล้วถูกกำหนดให้เป็น.
ทฤษฎี ลำดับแรกนี้มีความเกี่ยวข้องเนื่องจากโครงสร้างที่กล่าวถึงด้านล่างเป็นแบบจำลองของทฤษฎีนี้[ 3 ]อย่างไรก็ตาม ส่วนนี้จึงไม่เกี่ยวข้องกับแง่มุมที่คล้ายกับโทโพโลยีและโครงสร้างย่อยทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องไม่สามารถกำหนดได้ในที่นี้
ดังที่ได้อธิบายไปแล้ว ตัวบ่งชี้ต่างๆ จะไม่สามารถตัดสินได้ในการกำหนดรูปแบบเชิงสร้างสรรค์ เช่น ตัวบ่งชี้ที่สร้างขึ้นจากความสัมพันธ์เชิงทฤษฎีลำดับ ซึ่งรวมถึง "ซึ่งจะถูกตีความว่าเทียบเท่ากับการปฏิเสธ ต่อไปนี้จะเป็นการอธิบายการเชื่อมประโยคแบบ "หรือ" ที่สำคัญอย่างชัดเจน
ไตรภาค
ในตรรกศาสตร์เชิงสัญชาตญาณการอนุมานแบบแยกส่วนในรูปแบบโดยทั่วไปแล้วมักจะเกิดขึ้นเฉพาะใน-ทิศทาง ในลำดับเสมือน จะมี
และในความเป็นจริงแล้ว เงื่อนไขใดเงื่อนไขหนึ่งในสามข้อนี้เท่านั้นที่จะเป็นจริงได้ในคราวเดียว แต่กฎการแยกสามทาง ที่แข็งแกร่งกว่า และเป็นไปตาม หลักตรรกะ นั้น โดยทั่วไปแล้วจะไม่เป็นจริงกล่าวคือ ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าสำหรับจำนวนจริงทั้งหมด
ดูการวิเคราะห์อย่างไรก็ตาม อาจมีการระบุถึงความไม่สอดคล้องกันอื่นๆ โดยอิงจากผลลัพธ์เชิงบวกอื่นๆ เช่นในทำนองเดียวกัน ลำดับที่ไม่สมมาตรในทฤษฎีควรเป็นไปตามคุณสมบัติความเป็นเส้นตรงแบบอ่อนสำหรับทุกคนเกี่ยวข้องกับตำแหน่งที่ตั้งของวัตถุจริง
ทฤษฎีนี้จะยืนยันสัจพจน์เพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างภาคแสดงความเป็นบวกและการดำเนินการทางพีชคณิต รวมถึงการผกผันการคูณ ตลอดจนทฤษฎีบทค่ากลางสำหรับพหุนาม ในทฤษฎีนี้ ระหว่างจำนวนสองจำนวนใดๆ ที่แยกจากกัน จะมีจำนวนอื่นๆ อยู่ด้วย
การแยกจากกัน
ในบริบทของการวิเคราะห์ กริยาช่วยเชิงบวกเชิงตรรกะ
อาจได้รับการกำหนดอย่างอิสระและก่อให้เกิดความสัมพันธ์ที่แยก จากกัน ด้วยเหตุนี้ การแทนที่หลักการข้างต้นจึงให้ความแน่นแฟ้น
ดังนั้น ความห่างเหินจึงสามารถทำหน้าที่เป็นนิยามของ ""ทำให้มันกลายเป็นการปฏิเสธ การปฏิเสธทั้งหมดมีความเสถียรในตรรกะแบบสัญชาตญาณนิยม และดังนั้น
การแยกส่วนสามส่วนที่เข้าใจยากนั้นจึงอ่านได้ดังนี้
ที่สำคัญคือการพิสูจน์การเชื่อมโยงแบบ "หรือ"นำเสนอข้อมูลเชิงบวกในทั้งสองความหมายของคำนี้ ผ่านทางนอกจากนี้ยังสรุปได้ว่ากล่าวคือ การพิสูจน์ว่าจำนวนหนึ่งแตกต่างจากศูนย์นั้น ก็เป็นการพิสูจน์ว่าจำนวนนั้นไม่ใช่ศูนย์ด้วยเช่นกัน แต่ในทางสร้างสรรค์แล้ว ข้อความปฏิเสธสองครั้งนั้นไม่ได้หมายความว่าจะเป็นเช่นนั้นเสมอไปจะหมายความว่าดังนั้น ข้อความที่เทียบเท่ากันในทางคลาสสิกจำนวนมากจึงแยกออกเป็นข้อความที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับพหุนามที่กำหนดไว้และคงที่คำกล่าวที่ว่าสัมประสิทธิ์ลำดับที่ของการที่มันแตกต่างจากศูนย์นั้นมีความหมายที่หนักแน่นกว่าการกล่าวอ้างเพียงแค่ว่ามันไม่เป็นศูนย์ การพิสูจน์ข้อแรกจะอธิบายให้เห็นภาพชัดเจนยิ่งขึ้นและศูนย์มีความสัมพันธ์กันในแง่ของเงื่อนไขการเรียงลำดับบนจำนวนจริง ในขณะที่การพิสูจน์ในส่วนหลังแสดงให้เห็นว่าการปฏิเสธเงื่อนไขดังกล่าวจะนำไปสู่ความขัดแย้ง ในทางกลับกัน ก็ยังมีแนวคิดที่เข้มงวดและหลวมๆ เกี่ยวกับตัวอย่างเช่น การเป็นพหุนามอันดับสาม
ดังนั้นค่ากลางที่ถูกยกเว้นสำหรับApriori แข็งแกร่งกว่า Apriori สำหรับอย่างไรก็ตาม โปรดดูการอภิปรายเกี่ยวกับหลักการเชิงสัจพจน์เพิ่มเติมที่เป็นไปได้เกี่ยวกับความแข็งแกร่งของ "" ด้านล่าง.
ลำดับบางส่วนที่ไม่เข้มงวด
สุดท้ายนี้ ความสัมพันธ์อาจถูกกำหนดหรือพิสูจน์ได้ว่าเทียบเท่ากับข้อความปฏิเสธเชิงตรรกะแล้วก็ถูกกำหนดให้เป็นความสามารถในการตัดสินใจเกี่ยวกับความเป็นบวกจึงอาจแสดงได้ดังนี้ซึ่งอย่างที่กล่าวไว้แล้วว่าโดยทั่วไปจะไม่สามารถพิสูจน์ได้ แต่การแยกส่วนโดยรวมก็จะไม่สามารถพิสูจน์ได้เช่นกันดูเพิ่มเติมที่การวิเคราะห์.
ตามกฎของเดอ มอร์แกน ที่ถูกต้อง การเชื่อมโยงของข้อความดังกล่าวจึงกลายเป็นการปฏิเสธการแยกจากกันด้วยเช่นกัน ดังนั้น
การแยกหมายความว่าแต่ทิศทางอื่นก็ไม่สามารถพิสูจน์ได้โดยทั่วไปเช่นกัน ในฟิลด์ปิดจริงเชิงสร้างสรรค์ความสัมพันธ์ "" เป็นการปฏิเสธ และไม่เท่ากับการเชื่อมแบบ "หรือ" โดยทั่วไป
การเปลี่ยนแปลง
การเรียกร้องคุณสมบัติความเป็นระเบียบเรียบร้อยที่ดีดังที่กล่าวมาข้างต้น แต่ในขณะเดียวกันก็ต้องมีคุณสมบัติความสมบูรณ์แบบที่แข็งแกร่งด้วยนั้น หมายความว่าที่น่าสังเกตคือการเติมเต็มแบบ MacNeilleมีคุณสมบัติความสมบูรณ์ที่ดีกว่าในฐานะชุดข้อมูล แต่มีทฤษฎีความสัมพันธ์เชิงลำดับที่ซับซ้อนกว่า และในทางกลับกัน คุณสมบัติการระบุตำแหน่งที่แย่กว่า แม้ว่าจะไม่ค่อยได้ใช้กันทั่วไป แต่โครงสร้างนี้ก็สามารถลดรูปเป็นจำนวนจริงแบบคลาสสิกได้เมื่อสมมติว่า.
ความสามารถในการผกผัน
ในวงแหวนสลับที่ของจำนวนจริง สมาชิกที่ไม่สามารถหาตัวผกผันได้โดยพิสูจน์ได้จะมีค่าเท่ากับศูนย์ สิ่งนี้และโครงสร้างพื้นฐานที่สุดของความเป็นท้องถิ่นถูกสรุปไว้ในทฤษฎีของฟิลด์เฮย์ติง
การทำให้เป็นทางการ
ลำดับตรรกยะ
แนวทางทั่วไปคือการระบุจำนวนจริงด้วยลำดับที่ไม่เปลี่ยนแปลงในลำดับคงที่เหล่านี้สอดคล้องกับจำนวนตรรกยะ การดำเนินการทางพีชคณิต เช่น การบวกและการคูณ สามารถกำหนดได้ทีละส่วนประกอบ พร้อมกับการจัดทำดัชนีใหม่อย่างเป็นระบบเพื่อเพิ่มความเร็ว นอกจากนี้ การกำหนดในแง่ของลำดับยังช่วยให้สามารถกำหนดลำดับที่เข้มงวดได้อีกด้วย"การปฏิบัติตามสัจพจน์ที่ต้องการ ความสัมพันธ์อื่นๆ ที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถกำหนดได้โดยใช้สัจพจน์นี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จำนวนใดๆนอกเหนือจาก, เช่นในที่สุดจะมีดัชนีที่องค์ประกอบทั้งหมดสามารถผกผันได้[ 4 ] จากนั้นจึงสามารถพิสูจน์นัยยะต่างๆ ระหว่างความสัมพันธ์ ตลอดจนระหว่างลำดับที่มีคุณสมบัติต่างๆ ได้
โมดูลัส
เนื่องจากค่าสูงสุดบนเซตจำกัดของจำนวนตรรกยะสามารถตัดสินได้ จึงสามารถกำหนดแผนที่ค่าสัมบูรณ์บนจำนวนจริงได้ และสามารถกำหนดการลู่เข้าของโคชี และลิมิตของลำดับจำนวนจริงได้ตามปกติ
ค่าสัมประสิทธิ์การลู่เข้ามักถูกนำมาใช้ในการศึกษาเชิงสร้างสรรค์ของลำดับโคชีของจำนวนจริง ซึ่งหมายถึงการเชื่อมโยงของใดๆไปยังดัชนีที่เหมาะสม (ซึ่งลำดับจะอยู่ใกล้กันมากกว่า)) จำเป็นต้องอยู่ในรูปแบบของฟังก์ชันที่ชัดเจนและเพิ่มขึ้นอย่างเคร่งครัดค่าสัมบูรณ์ดังกล่าวอาจนำมาพิจารณาสำหรับลำดับของจำนวนจริงได้ แต่ก็อาจนำมาพิจารณาสำหรับจำนวนจริงทั้งหมดได้เช่นกัน ซึ่งในกรณีนี้ เรากำลังพิจารณาลำดับของคู่จำนวนจริงอยู่
ขอบเขตและค่าสูงสุด
เมื่อพิจารณาแบบจำลองดังกล่าวแล้ว จะทำให้สามารถกำหนดแนวคิดทางทฤษฎีเซตเพิ่มเติมได้ สำหรับเซตย่อยใดๆ ของจำนวนจริง เราอาจกล่าวถึงขอบเขตบนได้มีลักษณะเชิงลบโดยใช้อาจกล่าวได้ว่ามีขอบเขตบนต่ำสุดที่เกี่ยวข้องกับ "ค่า สูงสุด (Supremum)คือขอบเขตบนที่กำหนดโดยลำดับของจำนวนจริง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะในเชิงบวกโดยใช้"". ถ้าเซตย่อยที่มีขอบเขตบนมีพฤติกรรมที่ดีเมื่อเทียบกับ "(ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป) มีค่าสูงสุด
การทำให้เป็นทางการของบิชอป
รูปแบบหนึ่งของการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ที่เป็นทางการ ซึ่งจำลองคุณสมบัติลำดับที่อธิบายไว้ข้างต้น สามารถพิสูจน์ทฤษฎีบทสำหรับลำดับของจำนวนตรรกยะได้การปฏิบัติตามเงื่อนไขความสม่ำเสมออีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้แบบที่รัดแน่นกว่าแทนที่จะและในกรณีหลัง ควรใช้ดัชนีที่ไม่เป็นศูนย์ ไม่มีจำนวนตรรกยะสองตัวใดในลำดับปกติที่มีค่ามากกว่าแยกออกจากกัน และด้วยเหตุนี้จึงสามารถคำนวณจำนวนธรรมชาติที่เกินจำนวนจริงใดๆ ได้ สำหรับลำดับปกติ จะกำหนดคุณสมบัติความเป็นบวกแบบหลวมๆ ที่เป็นบวกเชิงตรรกะดังนี้โดยที่ความสัมพันธ์ทางด้านขวามืออยู่ในรูปของจำนวนตรรกยะ ในทางรูปธรรม จำนวนจริงบวกในภาษานี้คือลำดับปกติพร้อมกับความเป็นบวกตามธรรมชาติ นอกจากนี้ซึ่งในเชิงตรรกะแล้วเทียบเท่ากับการปฏิเสธนี่เป็นความสัมพันธ์แบบถ่ายทอดที่พิสูจน์ได้ และในทางกลับกันก็เป็น ความสัมพันธ์ สมมูลผ่านทางภาคแสดงนี้ ลำดับปกติในแถบถือว่าเทียบเท่ากับลำดับศูนย์ คำจำกัดความดังกล่าวเข้ากันได้กับการวิจัยแบบคลาสสิก และรูปแบบต่างๆ ของการวิจัยนี้ก็ได้รับการศึกษามาเป็นอย่างดีก่อนหน้านี้เช่นกัน หนึ่งมีเช่น. อีกด้วย,อาจกำหนดได้จากคุณสมบัติที่ไม่เป็นลบเชิงตัวเลข ดังนี้สำหรับทุกคนแต่ต่อมาแสดงให้เห็นว่าเทียบเท่ากับการปฏิเสธเชิงตรรกะของข้อก่อนหน้า[ 5 ] [ 6 ]
การเปลี่ยนแปลง
คำจำกัดความข้างต้นของใช้ขอบเขตทั่วไปรูปแบบที่เป็นทางการอื่นๆ ใช้คำจำกัดความโดยตรงว่า สำหรับขอบเขตคงที่ใดๆตัวเลขและในที่สุดแล้วจะต้องอยู่ใกล้กันตลอดไปอย่างน้อยที่สุด ขอบเขตที่ลดลงอย่างรวดเร็วแบบทวีคูณนอกจากนี้ยังใช้ในเงื่อนไขจำนวนจริงด้วยและเช่นเดียวกันสำหรับความเท่าเทียมกันของจำนวนจริงสองจำนวนดังกล่าว นอกจากนี้ ลำดับของจำนวนตรรกยะอาจจำเป็นต้องมีโมดูลัสของการลู่เข้า คุณสมบัติเชิงบวกอาจถูกกำหนดให้แยกจากกันอย่างถาวรโดยจำนวนตรรกยะบางจำนวน
การเลือกฟังก์ชันในหรือหลักการที่แข็งแกร่งกว่านั้นจะช่วยสนับสนุนกรอบการทำงานดังกล่าว
การเขียนโค้ด
เป็นที่น่าสังเกตว่าลำดับในสามารถเขียนโค้ดได้อย่างกระชับ เนื่องจากแต่ละส่วนสามารถแมปไปยังคลาสย่อยที่ไม่ซ้ำกันได้ลำดับของจำนวนตรรกยะอาจเข้ารหัสเป็นชุดของเลขสี่ในทางกลับกัน สิ่งนี้สามารถเข้ารหัสเป็นจำนวนธรรมชาติที่ไม่ซ้ำกันได้โดยใช้ทฤษฎีบทพื้นฐานทางเลขคณิต นอกจากนี้ยัง มีฟังก์ชันการจับคู่ ที่ประหยัดกว่า หรือแท็กการเข้ารหัสส่วนขยาย หรือเมตาเดตา ตัวอย่างเช่น การใช้การเข้ารหัสนี้ ลำดับจะเป็นดังนี้, หรืออาจใช้ในการคำนวณเลขของออยเลอร์และด้วยโค้ดข้างต้น จะแมปไปยังคลาสย่อยของแม้ว่าตัวอย่างนี้ ซึ่งเป็นลำดับของผลรวมที่ชัดเจน จะเป็นฟังก์ชันแบบเรียกซ้ำโดยสมบูรณ์ตั้งแต่แรก แต่การเข้ารหัสยังหมายความว่าวัตถุเหล่านี้อยู่ในขอบเขตของตัวบ่งปริมาณในเลขคณิตอันดับสองด้วย
ทฤษฎีเซต
เรียลคอชี
ในบางกรอบแนวคิดของการวิเคราะห์ลำดับหรือจำนวนตรรกยะที่มีพฤติกรรมที่ดี และความสัมพันธ์ต่างๆ เช่นจำนวนจริง จะถูกเรียกว่าเช่นนั้นเรียกว่าจำนวนเท่าเทียมหรือจำนวนจริงอย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่ามีคุณสมบัติบางอย่างที่สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างสองจำนวนนี้ได้- ที่เกี่ยวข้องจริง ๆ
ในทางตรงกันข้าม ในทฤษฎีเซตที่จำลองจำนวนธรรมชาติและยืนยันการมีอยู่ของปริภูมิฟังก์ชันที่ไม่สามารถนับได้ในทางคลาสสิก (และแน่นอนว่าสามารถกล่าวได้ว่า)หรือแม้กระทั่ง) ตัวเลขที่เทียบเท่ากับ "" ในอาจถูกรวบรวมเป็นเซต และเซตนี้เรียกว่าจำนวนจริงโคชีในภาษาดังกล่าว ลำดับตรรกยะปกติจะถูกลดระดับให้เป็นเพียงตัวแทนของจำนวนจริงโคชี ความเท่าเทียมกันของจำนวนจริงเหล่านั้นจะได้รับจากความเท่าเทียมกันของเซต ซึ่งถูกควบคุมโดยสัจพจน์ทางทฤษฎีเซตของความขยาย ผลที่ตามมาคือทฤษฎีเซตจะพิสูจน์คุณสมบัติสำหรับจำนวนจริง กล่าวคือสำหรับเซตประเภทนี้ ซึ่งแสดงโดยใช้ความเท่าเทียมกันเชิงตรรกะ จำนวนจริงเชิงสร้างสรรค์ในกรณีที่มีสัจพจน์การเลือกที่เหมาะสมจะเป็นจำนวนจริงโคชีที่สมบูรณ์ แต่จะไม่สมบูรณ์แบบตามลำดับโดยอัตโนมัติ[ 7 ]
ดีเดคินด์ เรียลส์
ในบริบทนี้ อาจเป็นไปได้ที่จะสร้างแบบจำลองทฤษฎีหรือจำนวนจริงโดยใช้การตัดของ เดเดคินด์ (Dedekind cuts)อย่างน้อยก็เมื่อสมมติว่าหรือการเลือกแบบพึ่งพา โครงสร้างเหล่านี้มีโครงสร้างเหมือนกัน
เลขคณิตช่วง
อีกแนวทางหนึ่งคือการกำหนดจำนวนจริงให้เป็นเซตย่อยบางส่วนของโดยเก็บคู่ที่แสดงถึงช่วงเวลาที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่และตัดกันเป็นคู่ๆ
ความไม่สามารถนับได้
โปรดจำไว้ว่าการสั่งจองล่วงหน้าสำหรับพระคาร์ดินัล "ในทฤษฎีเซต แนวคิดหลักคือ การมีอยู่ แบบฉีด (injection existence) ดังนั้น ทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์ของลำดับเชิงคาร์ดินัลจึงอาจแตกต่างจากทฤษฎีแบบคลาสสิกอย่างมาก ในที่นี้ เซตต่างๆ เช่นหรือบางแบบจำลองของจำนวนจริงอาจถือได้ว่าเป็นจำนวนนับย่อย
ถึงกระนั้นการสร้างแนวทแยงของแคนเตอร์พิสูจน์ว่าเซตกำลังนั้นนับไม่ได้ เช่นและพื้นที่ใช้งานธรรมดา เช่นมี ความถูกต้อง ตามสัญชาตญาณสมมติว่าหรืออีกทาง เลือกหนึ่งคือสัจพจน์ การเลือกที่นับได้ แบบจำลองของมักจะนับไม่ได้เสมอ แม้แต่ในกรอบโครงสร้างเชิงสร้างสรรค์[ 8 ]รูปแบบหนึ่งของการสร้างแนวทแยงที่เกี่ยวข้องกับบริบทปัจจุบันอาจกำหนดได้ดังนี้ พิสูจน์โดยใช้การเลือกที่นับได้และสำหรับจำนวนจริงเป็นลำดับของจำนวนตรรกยะ: [ 9 ]
- สำหรับจำนวนจริงสองคู่ใดๆและลำดับของจำนวนจริงใดๆมีอยู่จริงกับและ.
การกำหนดสูตรของจำนวนจริงโดยอาศัยโมดูลัสที่ชัดเจน ช่วยให้สามารถดำเนินการแยกกันได้
ตามที่คานาโมริ กล่าวไว้ ว่า "มีการบิดเบือนทางประวัติศาสตร์ที่เชื่อมโยงการทำให้เป็นแนวทแยงกับการไม่สร้างสรรค์" และองค์ประกอบเชิงสร้างสรรค์ของการโต้แย้งแนวทแยงปรากฏอยู่ในงานของแคนเตอร์แล้ว[ 10 ]
ทฤษฎีหมวดหมู่และประเภท
การพิจารณาทั้งหมดเหล่านี้สามารถดำเนินการได้ในโทโพสหรือทฤษฎีประเภทพึ่งพาที่เหมาะสมเช่นกัน
หลักการ
ในคณิตศาสตร์ประยุกต์ ทฤษฎีบทการเลือกแบบพึ่งพาได้รับการนำมาใช้ในหลายสำนักคิด
หลักการของมาร์คอฟถูกนำมาใช้ในสำนักคณิตศาสตร์แบบเวียนเกิดของรัสเซีย หลักการนี้ช่วยเสริมความหนักแน่นของการปฏิเสธความเท่าเทียมกันอย่างเคร่งครัดที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว รูปแบบเชิงวิเคราะห์ของหลักการนี้เรียกว่า...หรืออาจมีการคิดค้นรูปแบบที่อ่อนกว่าได้
สำนัก คิด Brouwerianให้เหตุผลโดยพิจารณาจากการกระจายตัวและนำวิธีการอุปนัยแบบแท่ง ซึ่งถือว่าถูกต้องตามหลักคลาสสิก มา ใช้
โรงเรียนต่อต้านคลาสสิก
ผ่านการนำสัจพจน์ที่สอดคล้องกันเพิ่มเติมมาใช้ การปฏิเสธความสามารถในการตัดสินใจอาจพิสูจน์ได้ ตัวอย่างเช่น ความเท่ากับศูนย์ถูกปฏิเสธว่าไม่สามารถตัดสินใจได้เมื่อใช้หลักการความต่อเนื่องของ Brouwerian หรือวิทยานิพนธ์ของ Churchในคณิตศาสตร์แบบเรียกซ้ำ[ 11 ]หลักการความต่อเนื่องที่อ่อนแอ เช่นเดียวกับแม้กระทั่งหักล้างการมีอยู่ของลำดับสเปคเกอร์ได้รับการพิสูจน์จากปรากฏการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นในโทโพอิที่สามารถรับรู้ได้เช่นกัน ที่น่าสังเกตคือ มีสองสำนักคิดต่อต้านทฤษฎีคลาสสิกที่ไม่สอดคล้องกัน บทความนี้จะกล่าวถึงหลักการที่สอดคล้องกับทฤษฎีคลาสสิก และจะอธิบายทางเลือกนั้นอย่างชัดเจน
ทฤษฎีบท
ทฤษฎีบทคลาสสิกหลายข้อสามารถพิสูจน์ได้เฉพาะในรูปแบบที่สมมูลกันทางตรรกะบนตรรกะคลาสสิกเท่านั้น โดยทั่วไปแล้ว การกำหนดทฤษฎีบทในการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์จะสะท้อนทฤษฎีคลาสสิกที่ใกล้เคียงที่สุดในปริภูมิที่แยกออกจากกันได้ทฤษฎีบทบางข้อสามารถกำหนดได้เฉพาะในรูปของการประมาณค่าเท่านั้น
ทฤษฎีค่ากลาง
เพื่อเป็นตัวอย่างง่ายๆ ลองพิจารณาทฤษฎีบทค่ากลาง (IVT) ในการวิเคราะห์แบบคลาสสิก IVT หมายความว่า สำหรับฟังก์ชันต่อเนื่อง ใดๆ fจากช่วงปิด [ a , b ] ไปยังเส้นจำนวนจริงRถ้าf ( a ) เป็นลบในขณะที่f ( b ) เป็นบวกแล้วจะมีจำนวนจริงcในช่วงนั้นอยู่จริง ซึ่งf ( c ) มี ค่าเป็น ศูนย์ พอดี ในการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ สิ่งนี้ไม่เป็นจริง เพราะการตีความเชิงสร้างสรรค์ของการหาปริมาณแบบมีอยู่ ("มีอยู่") ต้องการให้สามารถสร้างจำนวนจริงc ได้ (ในแง่ที่ว่าสามารถประมาณค่าได้ด้วยความแม่นยำที่ต้องการโดยใช้จำนวนตรรกยะ ) แต่ถ้าfอยู่ใกล้ศูนย์ในช่วงหนึ่งของโดเมนแล้ว สิ่งนี้อาจทำไม่ได้เสมอไป
อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ให้สูตรทางเลือกหลายสูตรของทฤษฎีบทค่าเริ่มต้น (IVT) ซึ่งทั้งหมดเทียบเท่ากับรูปแบบปกติในการวิเคราะห์แบบคลาสสิก แต่ไม่เทียบเท่าในการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ ตัวอย่างเช่น ภายใต้เงื่อนไขเดียวกันของf เช่น เดียวกับในทฤษฎีบทแบบคลาสสิก เมื่อกำหนดจำนวนธรรมชาติn ใดๆ (ไม่ว่าจะมีขนาดใหญ่เพียงใด) จะมีจำนวนจริงc ในช่วง n อยู่ (กล่าวคือ เราสามารถสร้างได้) ซึ่งค่าสัมบูรณ์ของf ( c ) น้อยกว่า 1/ nนั่นคือ เราสามารถเข้าใกล้ศูนย์ได้มากเท่าที่เราต้องการ แม้ว่าเราจะไม่สามารถสร้างcที่ให้ค่าเป็นศูนย์ได้อย่างแน่นอนก็ตาม
อีกทางเลือกหนึ่ง เราสามารถคงข้อสรุปเดียวกับในทฤษฎีบทค่ากลางแบบคลาสสิกไว้ได้ นั่นคือ มีค่า c เพียงค่าเดียว ที่ทำให้f ( c ) เป็นศูนย์พอดี ในขณะเดียวกันก็เสริมเงื่อนไขของf ให้เข้มงวดขึ้น เราต้องการให้fมีค่าไม่เป็นศูนย์ในระดับท้องถิ่นหมายความว่า เมื่อกำหนดจุดx ใดๆ ในช่วง [ a , b ] และจำนวนธรรมชาติm ใดๆ จะมีจำนวนจริง yอยู่ในช่วงนั้น (เราสามารถสร้างได้) ที่ทำให้ | y - x | < 1/ mและ | f ( y )| > 0 ในกรณีนี้ เราสามารถสร้างจำนวนc ที่ต้องการ ได้ นี่เป็นเงื่อนไขที่ซับซ้อน แต่ก็มีเงื่อนไขอื่นๆ อีกหลายอย่างที่เป็นนัยถึงเงื่อนไขนี้และมักพบได้ทั่วไป ตัวอย่างเช่นฟังก์ชันวิเคราะห์ ทุกฟังก์ชัน มีค่าไม่เป็นศูนย์ในระดับท้องถิ่น (โดยสมมติว่าฟังก์ชันนั้นเป็นไปตามเงื่อนไขf ( a ) < 0 และf ( b ) > 0 อยู่แล้ว)
อีกมุมมองหนึ่งในการมองตัวอย่างนี้ โปรดสังเกตว่าตามตรรกศาสตร์คลาสสิกหาก เงื่อนไข ที่ไม่เป็นศูนย์ในระดับท้องถิ่นล้มเหลว ก็จะต้องล้มเหลวที่จุด xเฉพาะจุดหนึ่งและจากนั้นf ( x ) จะเท่ากับ 0 ดังนั้นทฤษฎีบทค่ากลาง (IVT) จึงถูกต้องโดยอัตโนมัติ ดังนั้นในคณิตศาสตร์วิเคราะห์คลาสสิก ซึ่งใช้ตรรกศาสตร์คลาสสิก ในการพิสูจน์ทฤษฎีบทค่ากลางฉบับเต็ม จึงเพียงพอที่จะพิสูจน์เวอร์ชันเชิงสร้างสรรค์ จากมุมมองนี้ ทฤษฎีบทค่ากลางฉบับเต็มจึงล้มเหลวในคณิตศาสตร์วิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์เพียงเพราะคณิตศาสตร์วิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ไม่ยอมรับตรรกศาสตร์คลาสสิก ในทางกลับกัน อาจมีคนโต้แย้งว่าความหมายที่แท้จริงของทฤษฎีบทค่ากลาง แม้ในคณิตศาสตร์คลาสสิก ก็คือเวอร์ชันเชิงสร้างสรรค์ที่เกี่ยวข้องกับ เงื่อนไข ที่ไม่เป็นศูนย์ในระดับท้องถิ่นโดยมีทฤษฎีบทค่ากลางฉบับเต็มตามมาด้วย "ตรรกศาสตร์บริสุทธิ์" ในภายหลัง นักตรรกศาสตร์บางคน แม้จะยอมรับว่าคณิตศาสตร์คลาสสิกถูกต้อง แต่ก็ยังเชื่อว่าแนวทางเชิงสร้างสรรค์ให้ความเข้าใจที่ดีกว่าเกี่ยวกับความหมายที่แท้จริงของทฤษฎีบท ในลักษณะนี้
หลักการขอบเขตบนน้อยที่สุดและเซตกระชับ
ความแตกต่างอีกประการหนึ่งระหว่างการวิเคราะห์แบบคลาสสิกและการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์คือ การวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ไม่ได้พิสูจน์หลักการขอบเขตบนน้อยที่สุดกล่าวคือเซตย่อย ใดๆ บนเส้นจำนวนจริงRจะมีขอบเขตบนน้อยที่สุด (หรือค่าสูงสุด) ซึ่งอาจเป็นอนันต์ อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับทฤษฎีบทค่ากลาง เวอร์ชันทางเลือกยังคงอยู่ ในการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ เซตย่อย ที่ระบุตำแหน่ง ใดๆ บนเส้นจำนวนจริงจะมีค่าสูงสุด (ในที่นี้ เซตย่อยSของRจะถูกระบุตำแหน่งถ้าเมื่อใดก็ตามที่x < y เป็น จำนวนจริง จะมีสมาชิกsของSที่x < sหรือyเป็นขอบเขตบนของS ) อีกครั้ง นี่เทียบเท่ากับหลักการขอบเขตบนน้อยที่สุดอย่างสมบูรณ์ในทางคลาสสิก เนื่องจากทุกเซตถูกระบุตำแหน่งในคณิตศาสตร์คลาสสิก และอีกครั้ง แม้ว่าคำจำกัดความของเซตที่ระบุตำแหน่งจะซับซ้อน แต่ก็เป็นไปตามเซตที่ศึกษาทั่วไปหลายเซต รวมถึงช่วง ทั้งหมด และเซตกระชับ ทั้งหมด
ในคณิตศาสตร์เชิงสร้างสรรค์ มีการกำหนดลักษณะของปริภูมิกระชับ น้อยลง ที่ถูกต้องในเชิงสร้างสรรค์ หรือจากมุมมองอื่น มีแนวคิดที่แตกต่างกันหลายอย่างที่เทียบเท่ากันในเชิงคลาสสิก แต่ไม่เทียบเท่ากันในเชิงสร้างสรรค์ อันที่จริง หากช่วง [ a , b ] เป็นปริภูมิกระชับตามลำดับในการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ ทฤษฎีบทค่ากลางแบบคลาสสิกจะตามมาจากเวอร์ชันเชิงสร้างสรรค์แรกในตัวอย่าง เราสามารถหาcเป็นจุดคลัสเตอร์ของลำดับอนันต์ ( c ) ได้
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- บิชอป, เออร์เร็ตต์ (1967). พื้นฐานของการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ . สำนักพิมพ์อิชิ อินเตอร์เนชั่นแนล. ISBN 4-87187-714-0.
- บริดเจอร์, มาร์ค (2007). การวิเคราะห์เชิงจริง: แนวทางเชิงสร้างสรรค์ . โฮโบเคน: ไวลีย์. ISBN 978-0-471-79230-7.