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
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, |