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(Darstellungssätze für Integrale und Ableitungen)
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= Willkommen bei MWiki =
 
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== Satz des Monats ==
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== Sätze des Monats ==
=== Großer Fermatscher Satz ===
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=== Definition ===
  
Für alle <math>p \in {}^{\omega }{\mathbb{P}_{\ge 3}}</math> und <math>x, y, z \in {}^{\omega }{\mathbb{N}^{*}}</math> gilt stets <math>x^p + y^p \ne z^p</math> und damit für alle <math>m \in {}^{\omega }{\mathbb{N}_{\ge 3}}</math> statt <math>p</math>.
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Seien <math>f_n^*(z) = f(\eta_nz)</math> die <em>Schwestern</em> zur Taylorreihe <math>f(z) \in \mathcal{O}(\mathbb{D})</math> um 0 auf dem Gebiet <math>\mathbb{D} \subseteq {}^{\omega}\mathbb{C}</math> mit <math>m, n \in {}^{\omega}\mathbb{N}^{*}</math> und <math>\eta_n^m := \underline{1}^{2^{\lceil m/n \rceil}}</math> sowie <math>\delta_n^*f = \tilde{2}(f - f_n^*)</math> die <em>halben Schwesterabstände</em> von <math>f</math>. Mit <math>\mu_n^m := m!n!/(m + n)!</math> bilden <math>\mu</math> und <math>\eta</math> einen eigenen auf Ebene der Taylorreihen auflösbaren Kalkül, der eine einfache und endliche geschlossene Darstellung von Integralen und Ableitungen erlaubt.<math>\triangle</math>
  
==== Beweis: ====
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=== Darstellungssatz für Integrale ===
Aufgrund des [[w:Kleiner fermatscher Satz|<span class="wikipedia">kleinen fermatschen Satzes</span>]] <math>\mod p</math> ist umformuliert <math>f_{akp}(n) := (2n + a - kp)^p - n^p - (n + a)^p \ne 0</math> für <math>a, k, n \in {}^{\omega }{\mathbb{N}^{*}}</math> mit <math>kp &lt; n</math> zu zeigen.
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Die Taylorreihe (s. u.) <math>f(z) \in \mathcal{O}(\mathbb{D})</math> um 0 auf <math>\mathbb{D} \subseteq {}^{\omega}\mathbb{C}</math> ergibt mit <math>\grave{m}, n \in {}^{\omega}\mathbb{N}^*</math><div style="text-align:center;"><math>{\uparrow}_0^z...{\uparrow}_0^{\zeta_2}{f(\zeta_1){\downarrow}\zeta_1\;...\;{\downarrow}\zeta_n} = \widetilde{n!} f(z\mu_n) z^n.\square</math></div>
<div style="font-weight:bold;line-height:1.6;">Beweisdetails</div>
 
<div class="mw-collapsible-content">Aus <math>x := n, y:= n + a</math> und <math>z := 2n + a + d</math> mit <math>d \in {}^{\omega }{\mathbb{N}^{*}}</math> folgt wegen <math>z^p \equiv y, y^p \equiv y</math> und <math>z^p \equiv z</math> erst <math>d \equiv 0 \mod p</math>, dann <math>d = \pm kp</math>. Da <math>x + y = 2n + a &gt; z</math> sein muss, ist <math>f_{akp}(n)</math> angemessen gewählt.</div></div>
 
  
Die Behauptung folgt nun durch [[w:Vollständige Induktion|<span class="wikipedia">Induktion</span>]] nach <math>n</math> wegen des Falles <math>m = 4</math><ref name="Ribenboim">[[w:Paulo Ribenboim|<span class="wikipedia">Ribenboim, Paulo</span>]]: ''Thirteen Lectures on Fermat's Last Theorem'' : 1979; Springer; New York; ISBN 9780387904320, S. 35 - 38.</ref> und <math>y &gt; x &gt; p</math><ref name="aaO">a. a. O., S. 226.</ref>:
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=== Darstellungssatz für Ableitungen ===
  
'''Induktionsanfang''' <math>(n \le p): f_{akp}(n) \ne 0</math> für alle <math>a, k</math> und <math>p</math>. Sei <math>r \in {}^{\omega }{\mathbb{N}_{&lt; p}}</math>.
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Mit <math>{}^{\widetilde{\nu}}\dot{\mathbb{C}} \subset \mathbb{D} \subseteq {}^{\omega}\mathbb{C}</math> ergeben die Taylorreihe<div style="text-align:center;"><math>f(z):=f(0) + {\LARGE{\textbf{+}}}_{m=1}^{\omega }{\widetilde{m!}\,{{f}^{(m)}}(0){z^m}},</math></div><math>\varepsilon := \tilde{2}^j\tilde{r}, j \in {}^{\omega}\mathbb{Z}, n = \epsilon^{\sigma} \in {}^{\omega}\mathbb{N}^{*}, u :=\epsilon^{\tilde{n} \hat{\underline{\pi}}}</math> und der Konvergenzradius <math>r \in {}^{\nu}{\mathbb{R}}_{&gt;0}</math> von <math>f</math><div style="text-align:center;"><math>{{f}^{(n)}}(0)=2^{jn}\acute{n}!{\LARGE{\textbf{+}}}_{k=1}^{n}{\delta_n^* f(\tilde{2}^j u^k)}.</math></div>
  
'''Induktionsschritt''' <math>\,(n = q + r \; \rightarrow \; n^{*} = n + p)</math>: Sei <math>f_{akp}(n^{*}) \ge 0</math>, aber <math>f_{akp}(n) &lt; 0</math>, da aufgrund des [[w:Monotone reelle Funktion|<span class="wikipedia">streng monotonen Steigens</span>]] von <math>f_{akp}(n)</math> sonst nichts zu beweisen ist.
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==== Beweis: ====
<div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;">
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Satz von Taylor<ref name="Remmert">[[w:Reinhold Remmert|<span class="wikipedia">Remmert, Reinhold</span>]]: ''Funktionentheorie 1'' : 3., verb. Aufl.; 1992; Springer; Berlin; ISBN 9783540552338, S. 165 f.</ref> und die Eigenschaften der Einheitswurzeln.<math>\square</math>
<div style="font-weight:bold;line-height:1.6;">Beweisdetails</div>
 
<div class="mw-collapsible-content">Die strenge Monotonie ergibt sich aus der (stetigen) Ableitung nach <math>n</math> mit <math>f_{akp}(n)' = p(2(2n + a - kp)^{p - 1} - n^{p - 1} - (n + a)^{p - 1}) &gt; 0</math>.</div></div>
 
  
Es gilt <math>f_{akp}(n^{*}) = (\int_0^{n^{*}}{f_{akp}(v)}dv)' \ne 0</math>, da <math>(n^{*})^{p + 1} + (n^{*} + a)^{p + 1}</math> nach Abspaltung des positiven Faktors nicht <math>((n^{*})^p + (n^{*} + a)^p)^2</math> teilt wie [[w:Polynomdivision|<span class="wikipedia">Polynomdivision</span>]] zeigt.<math>\square</math>
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== Einzelnachweis ==
<div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;">
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<references />
<div style="font-weight:bold;line-height:1.6;">Beweisdetails</div>
 
<div class="mw-collapsible-content"><math>\int_0^{n^{*}}{f_{akp}(v)}dv = ((2n^{*} + a - kp)^{p + 1} / 2 - (n^{*})^{p + 1} - (n^{*} + a)^{p + 1})/(p + 1) + t = ((2n^{*} + a - kp)^{(p + 1)/2} \pm \sqrt{2(n^{*})^{p + 1} + 2(n^{*} + a)^{p + 1}})^2/(2p + 2) + t</math> mit <math>t \in {}^{\omega}{\mathbb{Q}}</math>, wobei die dritte binomische Formel <math>r^2 - s^2 = (r \pm s)^2 := (r + s)(r - s)</math> benutzt wurde. Dann ist die Ableitung nach Abspaltung des unwesentlichen <math>\hat{2}((2n^{*} + a - kp)^{(p + 1)/2} + \sqrt{2(n^{*})^{p + 1} + 2(n^{*} + a)^{p + 1}})/(p + 1)</math> gerade <math>(\hat{2}(2n^{*} + a - kp)^{(p - 1)/2} - \hat{2}((n^{*})^p + (n^{*} + a)^p)/\sqrt{2(n^{*})^{p + 1} + 2(n^{*} + a)^{p + 1}})</math>. Nach Quadrieren ergibt die erwähnte Polynomdivision <math>(n^{*})^{p - 1} + (n^{*} + a)^{p - 1} + a^2(n^{*})^{p - 1}(n^{*} + a)^{p - 1}/((n^{*})^{p + 1} + (n^{*} + a)^{p + 1})</math> wie Nachrechnen durch Multiplikation bestätigt.</div></div>
 
  
 
== Leseempfehlung ==
 
== Leseempfehlung ==
  
 
[https://de.calameo.com/books/00377797710a3d3e2cb97 Nichtstandardmathematik]
 
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== Einzelnachweise ==
 
<references />
 
  
 
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Version vom 31. März 2024, 22:58 Uhr

Willkommen bei MWiki

Sätze des Monats

Definition

Seien [math]\displaystyle{ f_n^*(z) = f(\eta_nz) }[/math] die Schwestern zur Taylorreihe [math]\displaystyle{ f(z) \in \mathcal{O}(\mathbb{D}) }[/math] um 0 auf dem Gebiet [math]\displaystyle{ \mathbb{D} \subseteq {}^{\omega}\mathbb{C} }[/math] mit [math]\displaystyle{ m, n \in {}^{\omega}\mathbb{N}^{*} }[/math] und [math]\displaystyle{ \eta_n^m := \underline{1}^{2^{\lceil m/n \rceil}} }[/math] sowie [math]\displaystyle{ \delta_n^*f = \tilde{2}(f - f_n^*) }[/math] die halben Schwesterabstände von [math]\displaystyle{ f }[/math]. Mit [math]\displaystyle{ \mu_n^m := m!n!/(m + n)! }[/math] bilden [math]\displaystyle{ \mu }[/math] und [math]\displaystyle{ \eta }[/math] einen eigenen auf Ebene der Taylorreihen auflösbaren Kalkül, der eine einfache und endliche geschlossene Darstellung von Integralen und Ableitungen erlaubt.[math]\displaystyle{ \triangle }[/math]

Darstellungssatz für Integrale

Die Taylorreihe (s. u.) [math]\displaystyle{ f(z) \in \mathcal{O}(\mathbb{D}) }[/math] um 0 auf [math]\displaystyle{ \mathbb{D} \subseteq {}^{\omega}\mathbb{C} }[/math] ergibt mit [math]\displaystyle{ \grave{m}, n \in {}^{\omega}\mathbb{N}^* }[/math]

[math]\displaystyle{ {\uparrow}_0^z...{\uparrow}_0^{\zeta_2}{f(\zeta_1){\downarrow}\zeta_1\;...\;{\downarrow}\zeta_n} = \widetilde{n!} f(z\mu_n) z^n.\square }[/math]

Darstellungssatz für Ableitungen

Mit [math]\displaystyle{ {}^{\widetilde{\nu}}\dot{\mathbb{C}} \subset \mathbb{D} \subseteq {}^{\omega}\mathbb{C} }[/math] ergeben die Taylorreihe

[math]\displaystyle{ f(z):=f(0) + {\LARGE{\textbf{+}}}_{m=1}^{\omega }{\widetilde{m!}\,{{f}^{(m)}}(0){z^m}}, }[/math]

[math]\displaystyle{ \varepsilon := \tilde{2}^j\tilde{r}, j \in {}^{\omega}\mathbb{Z}, n = \epsilon^{\sigma} \in {}^{\omega}\mathbb{N}^{*}, u :=\epsilon^{\tilde{n} \hat{\underline{\pi}}} }[/math] und der Konvergenzradius [math]\displaystyle{ r \in {}^{\nu}{\mathbb{R}}_{>0} }[/math] von [math]\displaystyle{ f }[/math]

[math]\displaystyle{ {{f}^{(n)}}(0)=2^{jn}\acute{n}!{\LARGE{\textbf{+}}}_{k=1}^{n}{\delta_n^* f(\tilde{2}^j u^k)}. }[/math]

Beweis:

Satz von Taylor[1] und die Eigenschaften der Einheitswurzeln.[math]\displaystyle{ \square }[/math]

Einzelnachweis

  1. Remmert, Reinhold: Funktionentheorie 1 : 3., verb. Aufl.; 1992; Springer; Berlin; ISBN 9783540552338, S. 165 f.

Leseempfehlung

Nichtstandardmathematik