Файл: Кушнер, Б. А. Лекции по конструктивному математическому анализу.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 181

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ НАД КДЧ

149

§4. Арифметические операции над КДЧ

1.В основе построений этого параграфа лежит сле­ дующая лемма, несложное доказательство которой (ис­ пользующее универсальный алгорифм, теоремы сочета­ ния алгорифмов и теорему 16 (§ 1 гл. 1)) предостав­ ляется читателю.

Л е м м а

1.

Каковы

бы

ни

были

 

алгорифмы

SI1,

212,

213, можно построить алгорифмы

ЗЗ1,

ЗЗ2,

ЗЗ3,

ЗЗ4

так, что

для любых

КДЧ

х, у и любого

натурального

п

 

 

 

 

ЗЗ1 (х,

 

у,

п) ~

311 (х (%2 (я)),

у (%3

(п))),

 

 

 

 

W(x,

 

у,

п) ~

311 (х(%2(п)),

 

 

у(%Цп))),

 

 

 

 

 

233(х,

 

y)~i%\,yl,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ъ4(х,

 

у)с~Ь®х,уЪ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Операции сложения, вычитания; абсолютная ве­

личина. О п р е д е л е н и е

1.

Будем

 

говорить,

что ПРЧ а

является

суммой

 

(разностью)

ПРЧ

ось

а2 , если

при

 

лю­

бом п

 

 

 

 

а (п) =

ct] (п)

- j -

а2

(я)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(соответственно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а(п)

=

щ (я) — а 2

(п)).

 

 

 

 

 

 

Л е м м а

2.

Пусть

а ь

аг,

а—ПРЧ,

 

причем

а

 

яв­

ляется суммой

(разностью)

ПРЧ

а ь

аг. Пусть далее

 

Рь

Рг — регуляторы

 

фундаментальности

 

соответственно

а\

ы аг, а Р — ПНЧ

такая, что при

любом

п

 

 

 

 

 

(1)

 

р(я) =

т а х ( р , ( « + 1 ) ,

р 2 ( л + 1 ) ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

р — регулятор

фундаментальности

а.

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Рассмотрим,

например,

слу­

чай, когда а является суммой а\ и а2 . Фиксируем про­

изводное

я. Пусть

i,

fe^p(rt).

Ввиду

(1)

тогда

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I a,

(k)

-

а, (/) |

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

\a2(k)-a2(i)\<2-n-\

 

 

 

 

 

 


1Б0

КОНСТРУКТИВНЫЕ

ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ

ЧИСЛА

[ГЛ. 2

Далее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| а (k) -

а (0 | = | а, (k)

+ а2

(k) - а, (г) -

а2

(t)

|

<

 

 

< | а, (k)

-

а, (г) | +

| а2 (k)

-

а2

(/) | <

2~п,

что и требовалось.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пользуясь леммой

1, построим

алгорифмы

сл*1' и вч(1>

такие, что для любых КДЧ х, у и любого п

 

 

 

 

сл( 1 ) (х,

у,

п)~х(п)

+

у(п),

 

 

 

 

- 0- -

вч<" (х, у, п) ~ х (ft) — г/ (тг).

Построим также алгорифм рег ( ± ) такой, что

рег<±»(х, г/, п) ~

max (х(и +

1), у (п - f 1)).

 

эе

 

 

Построим далее (согласно

той

же лемме 1) алго­

рифмы сл( 2 ) , вч( 2 ) , рег ( ± ) такие,

что

 

сл<2>(*, у) =

£сл1?.уЗ,

рег"( ± ) (*, у) === g р^г if>, 3.

Построим

далее

по

теореме

объединения алго­

рифмы сл( 3 ) и

вч( 3 ) такие, что

 

 

 

 

 

 

 

 

сл(3> (х,

у) =

сл( 2 ) (х,

у)

0

рёг( ± > (х,

у),

 

 

вч<3> (х,

у) =

вч'2» (х,

у)

О рёг ( ± ) (х,

у).

 

 

Пусть теперь

Й — алгорифм, применимый

к

любому

слову вида Р,,

Р2 , где

Р,

и

Р 2

— слова

в

Ч,

такой,

что

® ( Р 1 » Р г ) ~ Л

тогда

и

только

тогда,

когда

Р,

и

Р 2

рациональные

числа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пользуясь теоремой

разветвления

и теоремой

о пере­

воде, построим

алгорифмы

 

 

и — в

Ча такие,

что

для

3) 3)


 

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ

НАД КДЧ

 

151

любых КДЧ х, у

 

 

 

 

 

 

 

 

+

(Х,У): .

х + у,

если

&(х,

г / ) = Л ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сл( 3 ) (х, у),

если

(i (х,

у) Ф

А;

 

 

 

{

х — у,

если

6 (х, у) =

Л ,

 

s

 

I

вч( 3 ) (л;, у),

если

<£(*,

у)фА.

 

Ввиду

леммы

2

алгорифмы

+ и

— являются

алго-

 

 

(£Ь2-^-3)).

 

з>

з>

 

 

 

рифмами

типа

Эти

алгорифмы мы

будем

называть операциями сложения и вычитания конструк­

тивных действительных

 

чисел.

 

 

 

 

 

 

 

О п р е д е л е н и е

2.

Будем

говорить,

что ПРЧ

а

яв­

ляется

абсолютной

величиной

(или

модулем)

ПРЧ

ось

если при

любом

п

а (я) =

| а, (я) |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л е м м а

3. Пусть

а — ПРЧ,

являющаяся

модулем

ПРЧ ось

и ПНЧ

pi

является

регулятором

фундаменталь­

ности

ось

Тогда

есть регулятор

фундаментальности

а.

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Фиксируем

произвольное

я.

Пусть

I

, / ^

р\ (я). Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

I а 0") ~

« (О I =

II «i (/) I -

I «1 (О II <

I «1 (/) -

а, (О I <

2" п ,

что и

требуется.

 

 

М

 

 

что для всех х,

п

 

Построим

алгорифм

такой,

 

М {х, я) ~ mod (ж (я)).

Построим далее алгорифм mod такой, что

з>

 

\х\р,

если

х

является рациональ­

mod (х)

~

 

 

ным

числом,

 

х

 

 

з>

£ ^ x 3 0 E * 3 .

если

не

является рацио­

нальным числом.



152 КОНСТРУКТИВНЫЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ЧИСЛА [ГЛ. 2

Ввиду

леммы 3, алгорифм

mod

является алгорифмом

типа

 

 

 

 

з>

 

(2)^2)).

 

 

 

 

Непосредственно

из

определений алгорифмов + , —

 

 

 

 

 

 

з> з>

и mod

устанавливается

следующая

3>

 

 

 

 

 

 

Л е м м а

4. Для

любых

КДЧ

х, у и любого я

1)

+(х,

У) (п) ~х(п)-\-у

 

(я);

 

2)

~ (х,

у) (п) =

х (я) — г/ (я);

 

 

i

I

 

 

 

 

3)

mod (х) (я) == | х(я)

L ;

 

 

 

з>

 

~

 

 

 

4) mod (х)(п) = х(п).

а>

Вместо записей + (х, у), — (х, у) и mod (х) мы будем

3) 3) 3)

часто

использовать

записи

x-j-y,

х — у и | х L ,

причем

 

 

 

 

 

 

 

 

3 )

3

)

 

 

 

в тех

случаях,

когда это

не

ведет

к

недоразумениям,

индекс «£Z>» будет опускаться.

 

 

 

 

 

 

3.

Операции

умножения,

деления, max,

min.

О п р е-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3> 3>

 

д е л е н и е

3.

Будем

говорить, что ПРЧ

а является про­

изведением

ПРЧ

ai, ос2> если

при всех

п

 

 

 

 

 

 

 

 

a (п) =

а,

(п)

• а2

(п).

 

 

 

Л е м м а

 

5. Пусть

ПРЧ

а

является

произведением

ПРЧ

щ, а2 ,

ПНЧ

р ь

р2

являются

регуляторами

фунда­

ментальности

ai

 

и

а2 .

Пусть

далее

 

k —

натуральное

число

и р — ПН Ч такие, что при

любом

п

 

 

 

 

 

 

 

 

I «1 (п) I <

2\

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

| а2

(я) | <

2*

 

 

 

 

 

р ( я ) - т а х

(р, (п + k+

1), р2 (я + k+

1)).

 

 

 

 

 

 

да

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7огс?а

р есть

регулятор

фундаментальности

ПРЧ

ц,