介绍参展商的新方法

本文提出了一种非常新颖的确定指数的方法,并基于此定义推导了其主要属性。



每个正数 一一 我们关联集合 E_a = \左\ {x:x = \左(1 + a_1 \右)\左(1 + a_2 \右)\ ldots \左(1 + a_k \右)\右E_a = \左\ {x:x = \左(1 + a_1 \右)\左(1 + a_2 \右)\ ldots \左(1 + a_k \右)\右 在哪里 a1,a2, ldots,ak>0,,, 和  left.a1+a2+ ldots+ak=a right} 。

引理1 。 来自 0<a<b 因此,对于每个元素 x\在Ea在 有一个元素 y\在Eb在 这样 y>x 。

我们会写 A leqc 如果 c 集合的上限 。 同样,我们将写 A geqc 如果 c -集合的下限 。

引理2.如果 a1,a2, ldots,ak>0,,, 然后 \左(1+a1\右)\左(1+a2\右) ldots\左(1+ak\右) geq1+a1+a2+\文本...+ak左(右)左(右)左(右)文本 。

证明


我们通过归纳进行。

对于 k=1 该语句很明显: 1+a1 geq1+a1 。

让 \左(1+a1\右) ldots\左(1+ai\右) geq1+a1+ ldots+ai左(右)左(右) 为 1<i<k 。

然后 \左(1+a1\右) ldots\左(1+ai\右)\左(1+ai+1\右) geq1+a1+ ldots+ai+\左(1+a1+ ldots+ai right)ai+1 geq左(右)左(右)左(右)左()

 geq1+a1+ ldots+ai+ai+1 。

引理2被证明。

在续集中,我们展示了每个集合 Ea 有限。 从引理2得出

 supEa geqa (1)

引理3.如果 0<a leq frac12 和 a1, ldots,ak>0,, , a1+a2+ ldots+ak=a 然后 \左(1+a1\右) ldots\左(1+ai\右) leq1+(1+2a)a1+(1+2a)a2+ ldots+(1+2a)ai左(右)左(右)()()() , i=1,2, ldots,k,, 。

证明


确实,归纳 1+a1 leq1+(1+2a)a1() 。

让我们证明 \左(1+a1\右) ldots\左(1+ai\右) leq1+(1+2a)a1+ ldots+(1+2a)ai左(右)左(右)()() 。

然后 \左(1+a1\右) ldots\左(1+ai\右)\左(1+ai+1\右) leq1+(1+2a)a1+ ldots+(1+2a)ai+左(右)左(右)左(右)()()

+\左(1+(1+2a)a1+ ldots+(1+2a)ai\右)ai+1 leq左(()()右)

 leq1+(1+2a)a1+ ldots+(1+2a)ai+\左(1+2a1+ ldots+2ai right)ai+1 leq()()左()

 leq1+(1+2a)a1+ ldots+(1+2a)ai+(1+2a)ai+1()()() 。

引理3被证明。

引理3暗示

引理4.如果 0<a leq frac12 和 a1, ldots,ak>0,, , a1+a2+ ldots+ak=a 然后 \左(1+a1\右) ldots\左(1+ak\右) leq1+a+2a2左(右)左(右) 。

引理3和4有一个重要的不等式: 0<a leq frac12 然后

1+a leqEa leq1+a+2a2 (2)

特别是如果 a leq frac12 然后 Ea leq2 。 注意不等式 1+一个 leqEa一个 对每个人都适用 a>0 。

引理5。对于任何自然 n 公平不平等 En leq22n 。

证明


让 a1, ldots,ak>0,, , a1+ ldots+ak=n 。

评价产品 \左(1+a1\右) ldots\左(1+ak\右)左(右)左(右) 。 从引理2得出

\左(1+ fracai2n\右)2n geq1+ai左(右) 为 i=1, ldots,k,, 。

因此 \左(1+a1\右) ldots\左(1+ak\右) leq\左(1+ fraca12n\右)2n ldots\左(1+ fracak2n\右)2n=\左(\左(1+ fraca12n\右) ldots\左(1+ fracak2n right) right)2n左(右)左(右)左(右)左(右)左(左(右)左()) 。

由于  fraca12n+ ldots+ fracak2n= frac12 ,然后应用引理4,我们得到 \左(1+ fraca12n\右) ldots\左(1+ fracak2n\右) leq1+ frac12+2 cdot frac14=2左(右)左(右) 即 \左(\左(1+ fraca12n\右) ldots\左(1+ fracak2n\右)\右)2n leq22n左(左(右)左(右)右) 。

因此,证明了引理5。

引理6.让 A\子集B子集 实数集的两个非空有界子集 R 。 如果有的话 b\在B$在 有一个元素 A\中的中的 这样 a geqb 然后  supA= supB 。

证明


很明显  supA leq supB 。 假设  supA< supB 然后那里  varepsilon>0 这样  textsupA< textsupB− varepsilon 。 所以对于任何 A\中的中的 真正的不平等 a< supB− varepsilon 。 但是在 B 有一个元素 b> supB− varepsilon 。 每个 A\中的中的 小于那个 b ,这与引理的假设相矛盾,并且证明是完整的。

功能定义 f (参展商)


我们看到(参见引理1和引理5) a>0 许多 Ea 有限。 这使您可以定义功能。 f:R+ rightarrowR: 推杆 f(a)= supEa() 和 f(0)=1() 。 对于任何非空子集 , B 许多 R 设定实数 A \ cdot B = \ {x:x = a \ cdot bA \ cdot B = \ {x:x = a \ cdot b 在哪里 a\在A,b\在B}在,在 。

引理7.如果 A geq0 , B geq0 非空有界子集 R 然后  sup(A cdotB)= supA cdot supB() 。

证明


由于 A cdotB leq supA cdot supB 然后  sup(A cdotB) leq supA cdot supB() 。 如果  sup(A cdotB)< supA cdot supB() 然后那里  varepsilon>0 这样  sup(A cdotB)< textsupA cdot textsupB− varepsilon() 。 因此,对于任何 A\中的中的 和 b\在B$在 对的

ab<\文本supA(\文本supB− varepsilon)文本(文本) (3)

选择一个序列 \左\ {a_n \右\}\左\ {a_n \右\} 许多要素 收敛到  supA 和顺序 \左\ {b_n \右\} 许多要素 B 收敛到  supB 。 但是那 anbn rightarrow supA cdot supB 矛盾的 (3) 。

引理7被证明。

引理8。对于 a,b>0 公平平等 f(a+b)=f(a) cdotf(b) 。

证明


我们考虑一套 Ea , Eb 和 Ea+b 。 包容性 Ea cdotEb\子集Ea+b 显然。 我们证明对于任何 E_ {a + b} $中的$ z \ 有 x\在Ea 和 y\在Eb 这样 xy geqz 。 确实让 z=\左(1+a1\右)\左(1+a2\右)\点\左(1+ak\右) 在哪里 a1, ldots,ak>0 , a1+ ldots+ak=a+b 。 考虑正数集 \ left \ {\ frac {a} {a + b} a_1,\ ldots,\ frac {a} {a + b} a_k \ right \},\ left \ {\ frac {b} {a + b} a_1,\ ldots,\ frac {b} {a + b} a_k \正确\} 。

很明显  fracaa+ba1+ fracaa+ba2+ ldots+ fracaa+bak=a ,  fracba+ba1+ fracba+ba2+ ldots+ fracba+bak=b 。

放 x=\左(1+ fracaa+ba1\右)\左(1+ fracaa+ba2\右) ldots\左(1+ fracaa+bak\正确) , y=\左(1+ fracba+ba1\右)\左(1+ fracba+ba2\右) ldots\左(1+ fracba+bak\正确) 。

很明显 x\在Ea , y\在Eb 和 x cdoty=\左(1+ fracaa+ba1\右)\左(1+ fracba+ba1\右)\左(1+ fracaa+ba2\右)\左(1+ fracba+ba2\右) ldots

 ldots left(1+ fracaa+bak right) left(1+ fracba+bak right) geq left(1+a1\右)\左(1+a2\右) ldots\左(1+ak\右) ,

这就完成了引理8的证明。

所以  sup\左(Ea cdotEb right)= supEa+b 。 但是从引理7开始  sup\左(Ea cdotEb\右)= supEa cdot supEb 。

我们建立了一个有效的功能 f 在一组正数上定义,使得 f(a+b)=f(a) cdotf(b) 。 我们通过设置将其添加到整个数字行 f(0)=1 和 f(a)=f−1(−a) 对于任何负数 一 。

所以功能 f 在整数行上定义。

引理9.如果 a+b=c 然后 f(a) cdotf(b)=f(c) 。

证明


如果数字之一 一 , b , c 等于 0 那么引理的陈述对他们是正确的。

对于这种情况 a,b,c>0 引理引自引理8。

此外,如果引理对于数字为真 一 , b , c ,那么数字也是如此 −a , −b , −c 。 确实,因为 f(a) cdotf(b)=f(c) 然后  frac1f(a) cdot frac1f(b)= frac1f(c) 即 f(−a) cdotf(−b)=f(−c) 。 因此,足以证明案件的引理 c>0 。 但是然后 a>0 , b>0 要么 a>0 , b<0 要么 a<0 , b>0 。 案例 a>0 , b>0 已经拆散了。 为了确定性,我们把 a>0 , b<0 。 所以 a+b=c 因此 a=c+(−b) 在哪里 一 , c 和 −b>0 。 均值 f(a)=f(c) cdotf(−b) 或 f(a)= fracf(c)f(b) 即 f(a) cdotf(b)=f(c) 。

引理9被证明。

关于功能 f


我们建立了一个功能 f 在实数集上定义,这样对于任何 x,y\在R$ 对:

f(x)>0 , f(x+y)=f(x) cdotf(y) (4)

对于 a>0 来自 (2) 应该

f(a) geq1+a (5)

如果 0<a leq frac12然后从 (2) 我们得到

f(a) leq1+a+2a2 (6)

注意,因为 0<a leq frac12 然后

a+2a2=a(1+2a) leq2a (7)

终于出来了 (5) , (6) , (7) 我们得到

a leqf(a)−1 leqa+2a2 leq2a (8)

很明显

f(y)−f(x)=f(x+(yx))−f(x)=f(x)f(yx)−f(x)=f(x)(f(yx)−1) 。

因此,可以确定

f(y)−f(x)=f(x)(f(y−x)−1) (9)

估算价值 f(y−x)−1 。 放入不平等 (8)a=y−x ,我们获得 x , y 这样 x<y 和 y−x leq frac12 :

y−x leqf(y−x)−1 leq(y−x)+2(y−x)2 leq2(y−x) (10)

使用 (9) 来自 (10) 我们得到:

f(x)(yx) leqf(y)−f(x) leqf(x)\左((yx)+2(yx)2 right) leq2f(x)(yx) (11)

T.到。 f(x)>0 , (y−x)>0 然后从 y>x 因此 f(y)>f(x) 即 f 增加 R 。 下一个 0<f(y)−f(x) leq2f(x)(y−x) 因此 z>y>x 我们得到

|f(y)−f(x)| leq2f(z)(y−x) (12)

来自 (12) 随之而来的是 (− infty;z] 机能 f 均匀连续。 均值 f 到处连续 R 。

现在我们估计微分函数的值 f 在任意点 x\在R​​$ 。

让 xn<yn 和 xn rightarrowx , yn rightarrowx 在 n rightarrow infty 。 然后

 fracf\左(xn\右)\左(yn−xn\右)yn−xn leq fracf\左(yn\右)−f\左(xn\右)yn−xn leq fracf\左(xn\右)\左(yn−xn+2\左(yn−xn\右)2\右)yn−xn ,

即 f\左(xn\右) leq fracf\左(yn\右)−f\左(xn\右)yn−xn leqf\左(xn\右)\左(1+2\左(yn−xn\右)\右) 。

由于 f\左(xn\右)\右箭头f(x) 在 n rightarrow infty 和 f\左(xn\右)\左(1+2\左(yn−xn\右)\右)\右箭头f(x) 在 n rightarrow infty 然后

 fracf\左(yn\右)−f\左(xn\右)yn−xn rightarrowf(x) 。

这意味着 f 随处可见 R 和 f′(x)=f(x) 。


Slobodnik Semyon Grigoryevich ,
应用程序“ Tutor:mathematics”的内容开发人员(请参阅有关Habré的文章 ),物理和数学科学的候选人,莫斯科179学校的数学老师

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN416863/


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