innehåll
denna sida · webbSÖK äMNESORD på
denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER · förteckning över alla webbsidor
Formlagarna
Med fortsättning från Nollformsalgebran
FORMLAGARNA
Formlagarna i utförlig genomgång finns i särskild
beskrivning (ännu bara på ) engelska i HÄRLEDNINGARNA TILL FORMLAGARNA.
— Där ingår också nedanstående tabellBILD utformad i text
MED interna länkar till avsnittet för varje härledd formlag.
bastablån i formlagarna i PREFIXxSIN
FORMLAGARNA
(konv. deriveringsregler) framgår ur positionsformen eller differentialkvoten
y’ = (y0–y)/(x0–x) ..................... positionsformen
Ekvivalent med tangensformen eller derivatan i relaterad matematik är också termen
positionsform eller differentialkvoten y’=(y0–y)/(x0–x).
Metod: UTVECKLA
y-formen
i Positionsformen
dy/dx=(y0–y)/(x0–x) för att isolera differentialerna; därmed extraheras
eller renas y-formen från associerade differentialer
genom dxÛ0 och dyÛ0, där
Û (övergår-i) betecknar övergångsformen från positionspunkter (dx) till
värdemängder (0, noll, ingenting), vilket ger slutresultatet.
NOTERA: primtecknet (’) används med fördel för att förenkla skrivsättet TYP Dn y = y’:
»DerivataN till y är lika med y’»
genom att på den tillämpa matematikens alla grundfunktioner. Ovanstående bastablå visar resultaten i sammanställning.
Vi studerar här några allmänna grundexempel som visar hur formlagarna i tablån har utvecklats.
UTVECKLA
y-formen i positionsformen dy/dx=(y0–y)/(x0–x)
för att isolera
differentialerna:
därmed extraheras eller renas y-formen från
associerade differentialer genom dxÛ0 och dyÛ0
Funktion:
y = AB = yAyB
Lösning:
y0 = (A+dA)(B+dB) = AB + AdB
+ BdA + dAdB
dAdB Û 0
y0 = AB + AdB + BdA
y0 – y = AB + AdB + BdA –
AB = AdB + BdA
(y0 – y)/dx = A(dB/dx) + B(dA/dx) = AB’+BA’ = y’
Resultat:
(AB)’ = AB’ + BA’
........................ produktderivatan,
A och B godtyckliga funktioner
UTVECKLINGSEXEMPEL
UTVECKLA
y-formen i positionsformen dy/dx=(y0–y)/(x0–x)
för att isolera
differentialerna:
därmed extraheras eller renas y-formen från
associerade differentialer genom dxÛ0 och dyÛ0
Funktion:
y = Xa , y0 = X0a ,
(P) = X
Lösning:
dy/dx = [X0a – Xa]/dx
= [[X + dX]a
– Xa]/dx
y0=X0a=(X+dX)a
insatt för (a+b)n i binomialteoremet
(a+b)n = an[1 + n(b/a)
+ n(n–1)(b/a)2/2! + n(n–1)(n–2)(b/a)3/3! + … + (b/a)n]
ger
(X+dX)a =
Xa
+ Xaa(dX/X)
+ Xaa(a–1)(dX/X)2/2!
+ Xaa(a–1)(a–2)(dX/X)3/3!
+ Xaa(a–1)(a–2)(a–3)(dX/X)4/4!
+
… + (dX)a
Efter minus Xa och division med dx, finns bara en ren
term som inte innehåller dx i täljaren, Xaa(dX/X).
Därmed
dy/dx Û Xaa(dX/dxX)
= aXa–1 dX/dx = aXa–1
Dn X dx/dx = aXa–1
Dn X ;
Resultat:
Dn (P)a = a(P)a–1 Dn (P) ................. exponentialderivatan,(P) en godtyckligt
sammansatt funktion
UTVECKLINGSEXEMPEL
logaritmderivatan — med Beviset för e
UTVECKLA
y-formen i positionsformen dy/dx=(y0–y)/(x0–x)
för att isolera
differentialerna:
därmed extraheras eller renas y-formen från
associerade differentialer genom dxÛ0 och dyÛ0
Funktion:
y = Bx
Lösning:
y’ = dy/dx = (y0–y)/dx = (BxBdx–Bx)/dx = Bx(Bdx–1)/dx
Med en graf för y, i exemplet y=2x, ses relationerna enklare;
Man ser genom
tanA=y/a=dy/dx=(y0–y)/dx
; y/a=(y0–y)/dx
; a=y·dx/(y0–y)=dx/([y0/y]
– 1)=dx/([BxBdx/Bx] – 1)
att
a = dx/(Bdx–1);
Vilket vill säga:
Eftersom dx är konstant beror a endast av B. Följaktligen finns ett och endast ett B för vilket gäller att a=1;
Vi söker B1=e;
1=dx/(edx–1) ger då e=(1+dx)1/dx. Vilket betyder,
e = (1+x/¥)¥/x ..................... beviset för e
MED DIFFERENTIALENS DEFINITION ENLIGT NOLLFORMSALGEBRAN
NOTERING: Eftersom
modern akademi sätter DIFFERENTIAL(dx)=INTERVALL(Dx) är härledningen ovan omöjlig att
förstå i termer av modern akademi:
Det går inte att jämföra de olika sätten eftersom modern
akademi INTE erkänner en skarp skillnad mellan punkt (dx) och intervall
(Dx).
Alldeles samma resultat nås direkt med insättning av den mängdoberoende i den direkt beräkningsbara summaformen i Binomialteoremet (BT):
(a+b)n = an[1+ m=0\n
å
[(b/a)(n–m)]m![(m+1)!]–1]
=
an[1 + n(b/a) + n(n–1)(b/a)2/2!
+ n(n–1)(n–2)(b/a)3/3! + … + (b/a)n]
;
Med 1 för a, 1/¥ för b och ¥ för n som ger
(a+b)n = (1+1/¥)¥
framgår att sigmatäljarens (b/a)(n–m) är de enda termer som påverkas;
Man får (b)(n–m) = (1/¥)(¥–m) = (1–m/¥). Eftersom m/¥=d(m)Û0 gäller alltså
(1–m/¥)Û1 och därmed (b)(n–m) = 1;
Genom separat analys i BT framgår speciellt att 1¥=1 med potensen (1+b)¥ om b=0;
(1+0)¥ = 1¥[1+ m=0\¥ å [0]m![(m+1)!]–1] = 1 + 0 = 1
Dvs., a¥=1 med a=1 som ovan.
Därmed resultatet
(1+1/¥)¥ = 1[1+ m=0\¥ å [1]m![(m+1)!]–1]
= 1+ m=1\¥ å [m!]–1
= 1+1+1/2!+1/3!+1/4!+1/5!+ …+1/m! = 2,718 28 18 28 45 90 45 …
Men alldeles samma resultat fås om b=x/¥ och n=¥/x enligt
(b)(n–m) = (x/¥)(¥/x–m) = (1–x/¥)Û1;
Eftersom mx/¥=d(mx)Û0 gäller alltså (1–mx/¥)Û1 och därmed likväl (b)(n–m) = 1.
Alltså gäller även att
(1+x/¥)¥/x = 1[1+ m=0\¥ å [1]m![(m+1)!]–1]
= 1+ m=1\¥ å [m!]–1
Och alltså gäller allmänt
exponentialekvivalenterna eller (här) EULERS EKVIVALENTER
Benämningen ”Eulers ekvivalenter” finns (här f.ö. veterligt) INTE i modern akademi. Anledningen varför den beteckningen här valts framgår av de spår av Leonhard Eulers egna utvecklingar man finner i moderna referenser där Euler omnämns — men som sedermera (till vissa delar) förkastades av modern akademi i kraft av dess allmänna omdaning av logiken under 1800-talet.
Se vidare separat artikel i Eulers Ekvivalenter.
— Ovanstående
insättningar kan INTE tillämpas på den moderna akademins lärosystem och dess
matematiska satser.
Vi studerar detta.
Modern akademi
skriver BT (typiskt, jämför exempelvis MATEMATIKLEXIKON W&W
1991 s46-47)
(a+b)n = an[m=0\nå (b/a)mn![(n–m)m!]–1]
Vilken är
skillnaden? Man har strukit strukturkomponenten.
Genom att dividera den naturliga serieformen med
faktorn (n–m) får
man den moderna akademins ovanstående uttryck [som följaktligen lämpar sig
utmärkt för
statistik]. Därmed har
också uttrycket upphört att gälla som beräkningsbart. Låt oss se resultatet.
Vi sätter a=1,
b=1/¥ och n=¥. Man får
(1
+ 1/¥)¥ = m=0\¥ å (1/¥)m¥![(¥–m)m!]–1 = m=0\¥ å
(1/¥)m¥[¥]–1
= 1/¥ Û 0
Sambandet kan
inte användas.
Vad
gör modern akademi för fel?
Felet — fullständigt relaterabart — återfaller på den moderna
akademins uppfinningar under 1800-talet (här i generell referens utan exakta
citat) som resulterade i att man började sätta likhet mellan punkt
(differential) och intervall (differens) och därmed GARANTERA logisk vägran att
erkänna den mängdoberoende (¥) och dess användning för definitionerna av differentialen (dx = x/¥) och differensen (Dx = x/[n®¥]):
Man skriver (nämligen, se citat)
i modern akademi
dx = Dx
och tillämpar sedan ett gränsvärdesresonemang som alltså helt saknar logisk
soliditet enligt
n®¥limes n = ¥;
gränsvärdet för n då n växer obegränsat är den oändliga
mängden ¥;
I relaterad matematik och fysik existerar inga oändliga
mängder:
— (x/¥)(1+1+…)=dx¹x, punkter kan inte adderas, det finns inga oändliga mängder —
Därmed tillämpar man felaktigt i modern akademi också skrivsättet
n®¥limes 1/n = 1/¥
med värdemängden noll, helt korrekt
enligt
n®¥limes 1/n = 0
vilket leder till att man också i modern akademi felaktigt skiver (och
tänker)
n®¥limes (1+1/n)n
= (1+1/¥)¥ = (1+0)¥
= 1
och därmed
(1+1/¥)¥ ¹ e
Saken förvärras genom att värdemängden för formen (1+1/n)n
bildar partiella
serieekvivalenter med e-serien
enligt
exemplifierat för n som 1, 10, 100, 1 000, 10 000 … n®¥
värdena 2, 2.5937425, 2.7048138, 2.7169239, 2.7181459, … 2.7182818… ”=e”,
Härigenom luras man till uppfattningen att
”n®¥limes (1+1/n)n
= e”
Det korrekta sättet är, enligt relaterad logik — med grund i Atomtriangeln och dess grund i intervallets
oförstörbarhet och därmed den
mängdoberoendes framträdande i atomtriangelns entydiga definition
av integralen som enhet utan delar — och därmed differentialens definition genom den
mängdoberoende,
n®¥ (1+1/n)n
= ARITMETISKAVÄRDET(e) Û 1
+ 1/1! + 1/2! + 1/3! + … = e = (1+1/¥)¥
e tar inte gränsvärde — därför att e är en positionsform, ingen bestämd geometrisk mängd.
Tillämpar man, som modern akademi gör, gränsvärdesbegrepp på e hamnar
man i direkt logiskt absurda resultat som ingen varken förstår, kan beskriva,
eller förklara.
Jämför tillämpningen
av den
mängdoberoende direkt från
serieledet för BT via
(a+b)n= (1+1/¥)¥,
= an[1 + n(b/a) + n(n–1)(b/a)2/2! + n(n–1)(n–2)(b/a)3/3! + … + (b/a)n]
= 1 + ¥(1/¥) + ¥(¥–1)(1/¥)2/2! + ¥(¥–1)(¥–2)(1/¥)3/3! + … + (1/¥)¥
= 1 + ¥(1/¥) + ¥(¥)(1/¥)2/2! + ¥(¥)(¥)(1/¥)3/3! + … + [(1/¥)¥=(1/¥)Û0]
= 1 + 1 + 1/2! + 1/3! + 1/4!
+ …
Varje härledning till e måste tvunget utnyttja Den ovanstående inneboende Logiskt
underförstådda Innebörden av Den Mängdoberoende i ¥–N=¥. MEN eftersom den moderna akademin inte känner till 1/¥
som definitionen på enhetens differential kan den följaktligen heller inte
härleda e utan logiska fel: den känner inte till skillnaden mellan
positioner (dx) och värdemängder (0)
och kan därför endast tolka 1/¥ som ”noll”; den ställer upp
formalian genom ekvivalenter (liknande dem i leden närmast ovan), postulerar relaterbart
felaktigt, se härvarande beskrivning,
att (1+1/¥)¥=(1+0)=1,
och kan alltså inte relatera, =
fattar ingenting av INNEHÅLLET.
Så länge uppräkneligheten m är försumbar mot givet n så att
serien för dessa fall kan sättas analogt med termformerna
1 + ¥(1/¥) + ¥(¥)(1/¥)2/2!
+ ¥(¥)(¥)(1/¥)3/3! + …,
får alltså serien partiell likhet med den exakta serien via (1+1/¥)¥.
Den oändliga processen (1+1/[n®¥])n®¥ utelämnar alltså alltid en viss mängd termer från (1+1/¥)¥
som helt
säkert inte liknar (1+1/¥)¥-seriens
termer. Därmed spricker också föreställningen om likheten med ett förmodat
gränsvärde.
Modern akademi innehåller ENBART exempel på läromedel som kan användas för att
detaljstudera det ovan sagda till jämförelse. Ett utförligt exempel finns i
ITK-6 MATEMATIKBIBLIOTEK, Lennart Brandqvist, s42-43,
INSTITUTET FÖR TEKNISKA KURSER, STOCKHOLM 1961.
Vilket vill säga: e kan inte härledas ur
gränsvärdesresoneamang, ty “gränsvärdesresoneamanget” använder tvunget och
utan insikt den mängdoberoendes ställning enligt
¥–N=¥, vilket den
gränsvärdesresonerande — men modernt akademiskt sinnade personen —
inte är medveten om eftersom han inte känner till grunderna: den mängdoberoende. Se vidare från Atomtriangeln.
Summering
Positionsformen
(1+1/¥)¥=e är alltså INTE
lika med n®¥ lim (1+1/n)n
av exakt samma aritmetiska skäl som att
positionsformen 1/¥ INTE är lika med 1/(n®¥);
(n®¥)¹¥; intervall ¹ punkt. Intervall är INTE
punkt. Men modern akademi hävdar just det. Därav kalabaliken.
Värdemängden i n®¥(1+1/n)n
närmar sig alltså ARITMETISKAVÄRDEMÄNGDEN(e),
alltid partiell, av exakt samma skäl som att
värdemängden i n®¥ 1/n närmar
sig 0 Û 1/¥. Se vidare från nollformsalgebran, där ges utförliga beskrivningar med exakta
härledningar.
speciella
Därmed resultatet för hela uppgiften
e = (1+x/¥)¥/x = (1+1/¥)¥ = 1+ m=0\¥ å [(m+1)!]–1 = 1+ m=1\¥ å [m!]–1
= 1+1+1/2!+1/3!+1/4!+1/5!+
…+1/m! =
2,718 28 18 28 45
90 45 …
y’ = tanA = y/a = Bx/a = ex = d(ex)/dx ............. delresultat, exponentderivatan
Eftersom (grundmatematiken) B=em, som ger m=lnB, ges Bx=emx. Då är d(Bx)=d(emx). Eftersom m är en zoomfaktor för x måste den också återfinnas i slutresultatet y som motsvarande zoomfaktor för detta, annars bevaras inte xy-systemets enhet. Man får alltså d(emx)/dx=memx och därmed
y’ = d(Bx)/dx = BxlnB
= tanA = y/a
................. exponentderivatans
fullständiga form
varav således a=(lnB)–1.
e benämns i gängse termer den naturliga logaritmen (eg. naturliga logaritmens bas).
Den är av avgörande betydelse för fysikens beskrivning genom matematiken
(variationer genom TID: dF/dt = F’).
Ännu ett steg återstår.
Med
ex = 1 + x + x2/2! + x3/3! + x4/4! + x5/5! + … + xm/m!
och insättning av en godtycklig funktion (P) för x, fås den mera allmänna funktionen y=e(P)
e(P) = 1 + (P) + (P)2/2! + (P)3/3! + (P)4/4! + (P)5/5! + …+ (P)m/m!
Deriveringen term för term via exponentialderivatan ger
Dn e(P)
= 0 + Dn(P) + 2(P)Dn(P)/2! + 3(P)2Dn(P)/3! + …+ m(P)m–1Dn(P)/m!
Dn e(P)
= Dn(P)[1 + (P) + (P)2/2! + (P)3/3!
+ (P)4/4! + …+ (P)m/m!]
allmänna
Delen inom rakparentesen har samma form som e(P).
Därmed den mera allmänna exponentderivatans form
Dn e(P) = Dn(P)·e(P) ......................... exponentderivatan, (P) en godtyckligt
sammansatt funktion
Därmed
kan härledningen till logaritmderivatan slutföras:
Med (P):=ln(P)
[:= används inom datatekniken stundtals som ett s.k. tilldelningstecken; det kan användas bekvämt för att slippa flera index för en och samma bokstavsvariabel då den genomlöper ändrade innebörder; Jämför (P2)=ln(P1)]
ges direkt
Dn eln(P) = Dn ln(P) · eln(P) ; (P)=e^ln(P) eftersom ln(P)=ln(P) från ea=(P) som ger a=ln(P)=(P);
Dn (P) = Dn ln(P) (P)
Resultat:
Dn ln(P) = (P)’/(P) .............................. logaritmderivatan, (P) en godtyckligt sammansatt funktion
Dn e(P) = (P)’e(P) .............................. exponentderivatan, (P) en godtyckligt sammansatt funktion
UTVECKLINGSEXEMPLEN
I SAMMANFATTNING
Termen
potensderivata har eftersökts i den moderna akademins lärosystem men inte
hittats.
—————————————————————————————————————————————————————
POTENSDERIVATAN
—————————————————————————————————————————————————————
UTVECKLINGSEXEMPLEN I SAMMANFATTNING
I logaritmderivatan [ln(P)]’=(P)’/(P) sätter vi (P):=(P)Q som ger [ln(P)Q]’, [Q · ln(P)]’= (AB)’. Därmed ges
[ln(P)Q]’ = [(P)Q]’/(P)Q = [Q · ln(P)]’ = Q[ln(P)]’+ Q’ln(P) = Q(P)’/(P) + Q’ln(P).
ALLMÄNNA POTENSDERIVATAN — P och Q godtyckliga funktioner eller konstanter — framgår därmed enligt
(1a) [(P)Q]’ =
(P)Q[Q · ln(P)]’
(1b) [(P)Q]’ =
(P)Q[Q[ln(P)]’ + Q’ln(P)]
(1c) [(P)Q]’ =
(P)Q[(P)’Q/(P) + Q’ln(P)]
P och Q kan vara vilka som helst godtyckliga funktioner eller konstanter.
Allmänna potensderivatan kan sägas innefatta eller sammanfatta alla övriga derivator;
Produktderivatan Dn (AB) framgår explicit ur (1) genom Q=A och ln(P)=B;
Logaritmderivatan Dn ln(P) framgår explicit ur (1) genom Q=1;
Exponentialderivatan Dn (P)n framgår ur (1) genom Q=konstant=n;
Exponentderivatan Dn eQ framgår ur (1) genom P=konstant=e.
Allmänna potensderivatan omnämns inte i gängse allmänna matematiska fackverk
(Jämför MATEMATIKLEXIKON W&W 1991)
Terminologin ”exponentialderivata”, ”exponentderivata” ,”potensderivata” och ”logaritmderivata” förekommer inte i gängse matematiska litteratur (se exv. MATEMATIKLEXIKON W&W 1991). Allmänna potensfunktioner (typ y=x1/x) omnämns inte — det finns heller (mig veterligt) inga exempel i den allmänna lärobokslitteraturen. Sådana exempel har eftersökts men inte hittats.
tillämpningsexempel potensderivatan
POTENSDERIVATAN
I EXEMPEL
[(P)Q]’ = (P)Q[Q(P)’/(P) + Q’ln(P)] ..................................... Allmänna PotensDerivatan
Om i allmänna potensderivatan insättes Q=konstant=n ges
[(P)n]’ = (P)n[n(P)’/(P)] = n(P)n–1Dn(P) ........................... ExponentialDerivatan (variabeln i Basen)
Om i allmänna potensderivatan insättes P=konstant=e ges
[en]’ = enQ’ln(e)] = enDn(Q) ............................................... ExponentDerivatan (variabeln i Exponenten)
P och Q kan vara vilka som helst uttryck, konstanter eller funktioner.
EXEMPEL:
Derivatan (till, för, av) förkortas här som tidigare Dn analogt med Dn y = y’.
[(P)n]’ = (P)n[Q(P)’/(P) + Q’ln(P)] ..................................... Allmänna potensderivatan
Exempel. Bestäm Dn xx. Lösning: Med P=Q=x ges direkt [(xx)]’ = xx[1 + lnx], vilket är lösningen.
Exempel. Bestäm Dn 21/x. Lösning: P=2, Q=1/x ger direkt [21/x]’ = 21/x[(1/x)0/2 + (–1/x2)ln2]=–21/xx–2ln2, som är lösningen.
Den enda person
i vetenskapshistorien som synes ha uppfattat den övergripande enhetens existens (dock utan en
vidare formulering) är Leonhard Euler (1707-1783).
Detaljer i hans funktionslära kördes EMELLERID SOM DET SER UT över av
den moderna akademin under dess uppsegling under 1800-talet.
LEONHARD EULER (1707-1783) är f.ö. vår tids kända grundare av matematikens avancerade funktionsbegrepp med skrivsätten sådana vi använder dem numera [TYP y = f (x)] — samt (här veterligt) den historiska banemannen för den naturliga logaritmen (e).
Eulers
Ekvivalenter
Exponentialekvivalenterna — Den mängdoberoende överenhetens ställning
¥-MATEMATIKENS ÖVERLÄGSENHET ÖVER MODERN AKADEMI
Det synes ha funnits en person i vetenskapshistorien som uppfattat
något av matematikens verkligt enastående grunder, Leonhard Euler (1707-1783).
Men mycket av hans arbeten kördes över i och med uppkomsten av den moderna
akademin och dess herreidéer under 1800-talet; den moderna akademins
grundläggande remarkabla förnekelse av skillnaden mellan punkt och intervall.
Eftersom vi tydligen ser, tänker och förstår
punkten genom en
mängdoberoende enhet (¥) och som, galant och utan risk för
missförstånd NÄR VI väl KÄNNER GRUNDERNA, kan betecknas med symbolen ¥ — punkten
finns inte som mängd, den är noll — medan intervall är mängd,
är tydligen förhållandet mellan mängd (intervall A) och punkt (P) oberoende
av A;
A/P=¥=¥A=¥=¥(A®¥)=¥=¥+A=¥=¥¥=¥, ¥–¥=0, ¥/¥=1, ¥=¥.
Passa överflyttningsfel. Exempel: ¥A=¥ ”ger” A=¥/¥=1. Här hade studenten felaktigt tänkt sig att ¥A¹¥. Saken gällde ¥/(¥A=¥)=1.
¥ är en ren läromästare i konsekvenslogik
således.
Härav följer punktens
definition som en position (vad vi ser, aspekten, begreppsliga
formelementet) vars värdemängd är (övergår i, Û) noll:
A/¥=P=(1/¥)A Û 0
Vi skiljer alltså skarpt mellan positioner (uttryck med ¥) och värden
eller kvantiteter (rena mängduttryck), av samma skäl som vi skiljer skarpt
mellan förstånd och fenomen, mellan punkt och intervall. För att understryka denna
distinktion används (här) dubbelpilen, Û (eller annat
passande, ), då
i annat fall beskrivningen kollapsar. Med (1/¥)=d för differentialen,
som ger 1=¥/¥, ges dA som differentialen till
eller för mängden A.
A/¥=dA
Genom den
mängdoberoende överenheten ¥ definieras mängden A som enhetsintegralen
¥dA=òdA=A.
Se vidare mera utförligt från nollformsalgebran.
2001IX24
Den Gömda Upptäckten från
Leonhard Euler
HISTORIA
MISSTANKEN att Euler skulle vara den ledande personen bakom e-sambanden,
leder till en mera detaljerad undersökning. De imaginära trigonometriska
sambanden upptäcktes och presenterades uppenbarligen av Leonhard Euler (Introductio
1748). Emellertid, som det ser ut, gav aldrig Euler någon underliggande
begreppsanalys till den centrala och avgörande upptäckten av e. När den
delen, under 1800-talet, ställdes under dåvarande matematiska idéer, demolerade
dessa TYDLIGEN — genom att introducera gränsvärdesbegrepp — effektivt de
fundament på vilka Euler hade upptäckt hela diamantgruvan. Därmed också
svårigheten att alls spåra rötterna i den här (Hemliga, Gömda) historien:
begreppen har ingen etablerad urkund. Det finns ingen litterär källreferens att
ösa ur.
Nedanstående referens [‡1]
[Euler, från sidan 110] ger en någorlunda detaljerad beskrivning av
Eulers sätt att resonera i sin bok Introductio från 1748. Referensen ger
inget direkt citat, snarare refererar väsentliga samband från Introductio
via gängse ”moderna symboler”.
Den centrala aspekten [s111sp1ö] är Eulers uttryck enligt
ex = (1+x/i)i;
”i”:et används inte här av Euler som beteckning för den komplexa
enheten — enligt referensen [‡1],
introducerades denna av Euler först 1777 — utan som en ”oändligt stor”.
Referensen exemplifierar vidare Eulers sätt att hantera denna faktor enligt [”1–1/i
= 1”]; Det antyder att Euler betraktade den som Enhetsfaktorn ¥,
i full enlighet med nollformsalgebran
och atomtriangeln. Vilket vill
säga,
ex = (1+x/¥)¥.
Alltså enligt exponentialekvivalenterna, (1+x/¥)¥ = (1+1/¥)x¥.
Från denna enkla observation —
i gängse litteratur väl GÖMD från direkt uppenbarlighet, integrerad med en
explicit bibliografi i [‡1]
av Euler — verkar det tydligt att Euler behandlade de formella sambanden
korrekt, men var oförmögen att analytiskt formulera ”det oändligt stora” i dess
sanna symboliska mening.
[Han använde Enheten korrekt, men avfärdade dess egentliga form som
motsägelsefull då den tycktes strida mot den matematiska logiken …].
Efter honom, under 1800-talet, blev denna oförmåga att förstå eller
beskriva sakgrunden cementerad enligt ”evigt död” med introduktionen av det
sätt på vilket gränsvärdesbegreppen kom att tolkas.
Sagt på annat sätt: den principiella styrkan hos Enheten ¥ introducerades
helt säkert i försorg av Leonhard Euler (1748). Men då den aldrig fick någon
analytisk bakgrund, ingen förklaring, snarare överkörd av det senare
1800-talets ”frigörande idéer om logiken”, strandade hela konceptet. Istället
för ett uppdagat grandiost och högst kraftfullt seglande skepp på matematikens
vida oceaner, stängdes dörren till dess kungarike av händerna och idéerna i den
mera fräckt uppseglande moderna akademin under 1800-talet.
‡1 [MATEMATIKLEXIKON W&W 1991, från
originalet The Crescent Dictionary of Mathematics (1962) by W. Karush
(Wahlström & Widstrand 1991)]
Härledningarna till
POTENSLAGARNA och LOGARITMLAGARNA
2008IV9 | © BellDharma Copyright hem.passagen.se/belldharma
potensbegreppets
element
|
logaritm |
|
|
bas |
exponent |
|
|
a |
n |
= |
P |
potens |
|
produkt |
POTENSLAGARNA 1987XII6 | 1994IV4 | 1996I5 Med införandet av kvadraterna inom
geometrin, i vidare mening då vi betraktar en upprepad följd av ekvivalenta
faktorer inom matematiken a1·a2·a3·a4·a5·…·an uppstår behovet av en smidig
symbolik. Detta behov blir tillgodosett då vi istället för kvadraten a·a skriver
a2,
och på samma sätt för kuben a·a·a skriver a3. Vi kallar en sådan komprimerad
faktorform för en potens. Termen a benämner
vi som potensens bas och det övre index kallar vi för potensens exponent. Ett annat använt ord för exponenten är också logaritm (av
grekiskans lo´gos, förhållande, och aritmo´s, tal) och till vilket begrepp vi
ska återkomma i sektionen om logaritmlagarna. Potensens ekvivalent, P i
uttrycket an = P,
kallar vi på samma sätt som i den vanliga multiplikationen för en produkt. Vi ska här närmare studera hur de räknelagar man
finner vid laborerandet med exponenterna är analoga med och följer mönstren
för de ordinära matematiska relationerna. Om vi vidareutvecklar resonemanget kring faktorledet
ovan kan vi teckna produktföljden av alla faktorer a1®n (index, ”1-till-n”) som an där exponenten n anger summan av n
stycken a-faktorer. Vi kan alltså teckna ledet (1) a1·a2·a3·a4·a5·…·an = an För varje ytterligare faktor a som införs i denna produkt, växer naturligtvis n med 1. Vi kan skriva den fasen mera komprimerat som an·a =
an·a1
= an+1.
Inför vi m stycken sådana a-faktorer,
kan vi med en ännu högre växel i maskineriet teckna det hela enligt (2) an · am = an+m Som ett enkelt numeriskt exempel kan vi
förtydliga med ledet a5
= a3+2 = a3·a2. Låt oss därmed vidareutveckla sammanhangen.
För varje division vi utför med a-faktorn,
kommer n i (1) ovan givetvis att reduceras med 1. Vi skriver detta som an 1 (2.1) an–1 = —— = an (——) = an · a–1 a a Då vi på motsvarande sätt inför en division
med m stycken a-faktorer får vi analogt leden an 1 (3) an–m = —— = an (——) = an · a–m am am Som an-potenserna tar ut varandra i de två sista leden,
har vi därmed förtydligat att 1 1 (4) a–m = —— ; —— = 1/a
= a–1 am a Genom omflyttning mellan leden i den första
delen i (4) ovan genom överflyttningslagen för division får
vi även givetvis 1 (5) am = 1/a–m = —— a–m Genom att ställa potenserna i samma led
finner vi speciellt genom (4) och (5) att (6) am–m = a0 = 1 = am(1/am) = am/am Låt oss därmed avancera genom att lägga in en
ännu högre växel i utvecklingarna. Om vi sätter an·an kan vi följaktligen betrakta varje an som en enskild produkt P, analogt P·P
= P2 = (an)2. Men, an·an har vi också enligt (2) som an+n. Vi kan alltså utveckla det hela enligt (7) an·an = (an)2 = an+n = an · 2 Som vi ser, visar sammanhanget att om
parentesen tas bort måste vi samtidigt utföra en multiplikation mellan inre
och yttre exponent. Förtydligat, (7.1) (ab)c = abc Eller mera utförligt: Med fortsättningen på ledet ovan i (7) ges mera
förtydligat (8) an·an = an · 2 = a2n = (a2)n = (a · a)n och som visar oss hur potenslagarna vill ha
det med parenteserna. Om vi fortsätter på samma form är det givet att om vi
tar med allt flera potenser an i (7), kan vi också skriva dessa sammantaget som (an)m. Med tillämpningen av parenteslagen i (7)
på den modellen, får vi således (9) (an)m
= anm Utnyttjar vi nu (4), alltså att 1/a
är detsamma som a–1, och om vi sätter a–1 i stället för an i (9) ovan, får vi 1 (10) (——)m = (a–1)m = a–m a Vi ser att nr (10) är inversformen för nr
(5). Ställer vi samman detta med ekvivalenten 1/am i nr(4), finner vi förtydligat den
eminenta potenslagen 1
1 (11) a–m = —— = (——)m = 1/am = (1/a)m am a Vi närmar oss därmed slutfasen i härledningen
till potenslagarna. Vi börjar med att göra en sammansatt
tillämpning av nr(9) ovan enligt (12) (a·an)m = (an+1)m = a(n+1)m=nm+m = anm·am = (an)m·am Sätter vi nu an=b får vi genom det första och sista ledet ovan (13) (a·b)m = am·bm Därmed är vi framme vid slutfasen. Vi ska genom parenteslagen i (9) och
inverslagen i (11) härleda uttrycket för a om an=b. Genom att flytta över b till det
vänstra ledet genom omflyttningslagen för division får
vi först (14) an/b = 1 = (1/b)an = (1/b)n/n·an = [(1/b)1/n]n·an = [(1/b)1/n·a)n = 1n = 1 = (1/b)1/n·a Tillämpar vi nu nr (11) på b-inversen
ovan sist i nr (14), får vi (15) 1 = (1/b)1/n·a =
[1/(b1/n)]a Genom att sedan flytta över uttrycket för b
till vänstra ledet får vi (16) b1/n = a Den ovan härledda dramatiken kan vi nu
uttrycka på det följande sammanfattande sättet: (17) OM an=b, DÅ ÄR
a=b1/n Nr (17) är den fullständiga potensformens
matematiska grundform. Tilldelar vi nu en sammansatt exponent till a,
kvoten n/m, kan vi upprepa berättelsen från nr(14) ovan enligt (17.1) an/m/b = 1
= (1/b)an/m = (1/b)mn/nm·an/m = [(1/b)m/n]n/m·an/m = [(1/b)m/n·a)n/m = 1n/m = 1 = (1/b)m/n·a = (1/bm/n)a = 1 Vi har således med andra ord och sammantaget
funnit den motsvarande potenslagen (18) OM an/m = b, DÅ ÄR a = bm/n Som vi ser av dessa sammanhang, lyder den
brutna exponenten m/n samma lag vid skiftning mellan leden som då m/n
fungerar som en separat ordinär kvotfaktor. Dvs, analogt med omflyttningslagen för division. Vi
kan därmed omforma (18) ovan i satsen (19) OM an/m = b DÅ ÄR an = bm OCH a1/m = b1/n Därmed är potenslagarna härledda. För att fullständiga greppet om den formella
symbolikens detaljer relateras sambanden ovan mera ingående genom
rottecknets användning. Rottecknet För att få den fullständiga bilden av
potenslagarna ska vi här också ställa dem i relation till rottecknet — vilket
ofta används som bärande symbol inom såväl algebran som aritmetiken.
Konventionellt skrivs: Om a2=x, då är a=Öx. Man läser högerledet som ”kvadratroten-ur-x”.
Det korrekta sättet — i ljuset av exponentens många olika möjliga värden — är
här att sätta ett index (2) framför rottecknet (2Ö), men just för kvadratroten-ur utelämnar
man vanligen detta index (»kvadratroten-ur» är i de allra flesta och mest
frekventa av matematikens sammanhang det centrala begreppet). För
kubikroten-ur skriver man dock det korrekta 3Ö, ”tredje-roten-ur”.
Rottecknets användning i den allmänna matematiska algebran kan då, och
i koppling till potensuttrycken, formuleras genom rotsatsen: OM an = x, DÅ ÄR a = nÖx ”n:te-roten-ur-x” Låt oss därmed ställa den sammansatta formen
i nr(18) i koppling till rottecknet. Om vi allra först tillämpar rotsatsen ovan
på (17) får vi (20) OM an= x, DÅ ÄR a = x1/n = nÖx Med den mera sammansatta formen i (18) får
vi (21) OM an/m= x, DÅ ÄR a = xm/n = n/mÖx Sista ledets sammansättning läser vi som ”(n-dividerat-med-m-)roten-ur-x”. Skriver vi om uttrycket för x
något, via nr(9), får vi (22) xm/n = (xm)1/n Om vi nu betraktar (xm) i nr(22) som x i nr(20) kan vi också se (22):an inuti (20):an
på formen (23) (xm)1/n = nÖxm = xm/n vilken form därmed ger oss den mera
sammansatta bilden av nr(21). Förtydligat och via (23) ovan, har vi alltså (24) nÖxm = xm/n Därmed är potenslagarna härledda. |
LOGARITMLAGARNA 1987XII6 | 1994IV4 | 1996I20 Idetta avsnitt fullständigas de matematiska sammanhang
som är förknippade med potensalgebran från den föregående sektionen med potenslagarna
genom de motsvarande uttrycken för potensens exponent, den så kallade logaritmen (från grekiskans lo´gos, förhållande,
och aritmo´s, tal; ”förhållandetalet”). Som grundformerna redan förklarats i
den föregående sektionen förutsätter vi här grundbegreppen med produkt, bas, exponent
och potens
bekanta. LOGARITMLAGARNA aktualiseras så snart vi
önskar ge ett uttryck för exponenten
n i sambandet (1) an = P Det konventionella sättet att uttrycka
exponenten på genom den matematiska algebrans symboler är (2) n = alogP vilket i en del litteratur även skrivs n
= loga P. Med
uttydningen ”n är lika med a-logaritmen för (till) P”, används
genomgående i denna volym skrivsättet i (2) med en ytterligare förenkling typ
n=alogP. P betecknar här som tidigare potensens ekvivalenta produkt.
Begreppet ”logaritmen” syftar alltså på exponenten (n), där a i
nr(1) och i dessa sammanhang också benämns som potensens bas eller analogt
potensens antilogaritm. Uttydningssättet för uttrycket alogP kan därmed formuleras specifikt förtydligat som; a-logaritmen
för P är exponenten till basen a
i potensen P.
Det här skrivsättet är på sitt sätt knöligt och omständligt för den
som är ovan (och även för övriga). Knöligheterna ger emellertid med sig i
takt med att man bearbetar dem.
Analogt med formuleringen ovan i (2), eller om vi direkt insätter
uttrycket för n, nr(2), i (1) ges det mera sammansatta och klargörande
uttrycket (3) aalogP = P Genom (1) kan vi även klargöra den viktiga
logaritmlag som kommer fram då vi sätter P=a. Vi får då an = a = a1. Vi tar fasta på de bägge sista leden,
tillämpar nr(2) med n=1, och får då förtydligat att (4) 1 =
aloga = alog a Vi utvecklar nu sammanhangen vidare genom
att tillämpa potenslagarna, här främst P(10) och P(11) från motstående härledningar,
dvs inverslagarna. Vi skriver då först P(10) på formen (5) (1/a)n = P = a–n Tillämpar vi nu nr(2) ovan på detta, får vi
de bägge logaritmerna, respektive (6) n = 1/alogP OCH –n = alogP Men, (5) kan också skrivas i formen som —
enligt P(11) — 1/an = P. Inversen blir
då (7) an = 1/P Med bruk av (2) på denna form, får vi även
logaritmen (8) n
= alog(1/P) Om vi nu omformar uttrycket för –n i
nr(6) till n = – alogP, kan vi
sammanställa de så erhållna bägge n-ekvivalenterna i (6) med den i nr(8)
vilket ger oss förtydligat (9) alog(1/P) = 1/alogP = – alogP Flyttar vi här över högra ledets minustecken
till de bägge vänstra leden, kan vi även teckna nr(9) som (9.1) – alog(1/P) = alogP = – 1/alogP Vi går nu in på nästa fas i utvecklingarna. Vi betraktar potensen (10) an/m = P Vi tillämpar sedan i sedvanlig ordning först
nr(2) som ger oss (11) n/m = alogP; n
= m(alogP) Sedan tillämpar vi P(19) på nr(10) så att vi
får (12) an = Pm Genom (2) får vi nu de bägge logaritmerna för
dessa potenser respektive som (13) n
= alogPm OCH m = Plogan Ekvivalenten för n ovan är densamma
som för n i nr(11). Vi får således förtydligat att (14) alogPm = m(alogP) Genom sambandet i (14) kan vi därmed också
teckna m i (13) som m = n(Ploga).
Uttryckt i n blir detta; n = m/Ploga. Med n-ekvivalenten i
nr(11) får vi därmed (15) n
= m(alogP) = m/Ploga Faktorerna m tar ut varandra i de
bägge sista leden, och vi har (16) alogP =
1/Ploga Vi går nu in på ett mera avancerat område i utvecklingarna.
Vi skriver först nr(1) i formen ax = P, där vi sätter x som kvoten n/m. Vi ska därmed visa
hur man finner ett samband mellan logaritmerna till olika baser, vilket vi
genomför främst genom nr(4). Vi skriver (17) ax = P; x = alogP = n/m = (n/m)(eloge/eloge) I sista ledet har vi som synes substituerat
(1=något/något) in den främmande logaritmbasen e via
ekvivalensen mot 1. Vi tillämpar nu (14) på detta sista led. Dvs, vi för in
faktorerna n och m i logaritmen vilket ger oss (18) x = n/m =
(elogen)/(elogem) = alogP Låt oss förtydliga dessa sammansattheter. I leden till nr(18) ovan har vi n = elogen och m = elogem via en = en respektive em = em enligt (1) och (2). Betraktar vi nu, till
exempel, m-formen har vi också via (16) m = elogem = 1/kloge
med k = em, analogt
1/m = kloge,
= (alogP)/n i (18). För
potensformen således via basen (em), logaritmen p = (alogP) och produkten e; (em)p/n = e, eller med omflyttning av n till högra ledet; (em)p = en. Vi finner samma uttryck enklare genom n-formen
emedan n = m(alogP) = elogen som via sista ledets potensform ger emp = en, lika med (em)p. Som vi ser, är detta endast en annan form för (3), dvs med a = em och P = en, vilket vi inte kan hysa tvivel om då
termerna är distinkta. Med dessa ekvivalenter insatta i (18) får vi således transformationslagen
mellan olika logaritmer enligt (19) ax = P; x = alogP
= (elogP)/(eloga) För att exemplifiera en del av
logaritmbegreppets praktiska förankring kan vi här göra den enkla
uppställningen nedan med successiva produkter av talet 2 som logaritmbas. Vi sätter produktledet som A och får
tabellen nedan. A = 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2logA = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ur ledet för A väljer vi sedan godtyckliga
baser a och P enligt ax = P. Vi exemplifierar med a=8 och P=256, dvs vi söker nu x i ledet 8x = 256. Genom (19) får vi x=(2log256)/(2log8) som genom tabellen ovan ger oss
ekvivalenta kvoten x=8/3.
Med 8 = 9–1 får vi 8/3 = 3–1/3, avrundat 2,67. Dvs; 88/3 = 82,67. = 256. Om vi vill kontrollera detta, kan vi
resonera så: Genom potenslagarna får vi ekvivalenterna 83–1/3 = 83/81/3. Som 23 = 8, som ger 81/3 = 2, har vi 88/3 = 83/2 = 256. 83 kan vi också dela upp genom potenslagarna enligt ekvivalenterna 83 = (2·4)3 = 23·43
= 8·64 = 512. Som också 83 = 2·256 = 512, enligt resultatet ovan,
är därmed överensstämmelsen uppenbarligen bekräftad. I runda tal således; 82,67 = 256. Därmed är vi framme vid slutfasen för
utvecklingen av logartimlagarna. Ur det ovan framförda framkommer två av matematikens
mycket förnäma arbetshästar. Nämligen de samband som svarar mot potenslagarna
P(2) och P(3). Om vi skriver om P(2) i formen som (20) an · am = an+m = AB A B ; n+m =
alog(AB) n=alogA m=alogB har vi summan av logaritmerna n och m
enligt (21) n+m = alogA + alogB
= alog(AB) Gör vi på samma sätt med P(3), samma
relationer som i nr(20) ovan, dvs an = A och am = B, får vi motsvarigheten till P(3) enligt (22) an/am = A/B = an·a–m = an–m n–m = alog(A/B) Här måste vi iaktta en viss försiktighet och
förtydliga sammanhangen för den negativa exponenten m. Då vi har am = B, gäller enligt P(11); a–m = 1/am = 1/B. Tillämpar vi nr(2) på detta får vi –m = alog(1/B). Vi flyttar över minustecknet till högra ledet och får genom nr(9) m = – [alog(1/B)] = alogB. Därmed kan vi nu summera intrycken via (n–m) i nr(22). Vi får (23) (n–m)
= alogA – alogB
= alog(A/B) Därmed är härledningarna till
logaritmlagarna slutförd. Sammanställning se även i Potenslagarna och Logaritmlagarna i särskild syntes i Matematiken från början. Potenslagarna a0 =
1 1/a = a–1 a–n =
1/an = (1/a)n an+m = anam an–m = an/am (an)m = anm (ab)n = anbn an=b ; a = b1/n am/n=b ; a
= b n/m am/n =
nÖ am Logaritmlagarna alog a = 1 aalog P = P an = P; n
= alog P n = elog P / elog a alog P = (Plog a)–1 alog (1/P) = –(alog P) = 1/alog P mlog An = n(mlog A) mlog AB = mlog A + mlog B mlog A/B = mlog A – mlog B * |
Citat
(anteckningarna i gråmarginalerna ingår inte i citatkällan), se från e-analysen
KOLLA ”lim”: ® KOLLA 1/¥=0: ® ”man kan visa” KOLLA ”lim”: ® |
” DERIVATAN
AV y=lnx OCH y=alogx Innan vi övergår till härledningen av logaritmfunktionens derivata skall vi först behandla ett uttryck som ständigt återkommer vid bestämning av gränsvärden. Betrakta uttrycket n®¥ lim (1+ 1/n)n Vid bestämning av ovanstående funktions gränsvärde, får man akta sig för att göra felet n®¥ lim (1+ 1/n)n = (1+ 1/¥)¥ = (1+0) = 1 Fel! Om man i stället utvecklar funktionen (1+ 1/n)n enligt binomialteoremet och därefter låter variabeln n gå mot oändligt, kan man visa att gränsvärdet kan bestämmas ur följande konvergenta serie n®¥ lim (1+ 1/n)n = 1 + 1/1! + 1/2! + 1/3! … Summan av ovanstående konvergenta serie betecknas med e. Med tre decimalers noggrannhet blir talet e e = 2,718 Det är ovanstående tal e som används som bas i det naturliga logaritmsystemet. ”. ITK-6 MATEMATIKBIBLIOTEK, Lennart Brandqvist, s42-43 INSTITUTET FÖR TEKNISKA KURSER, STOCKHOLM 1961 |
n®¥ lim 1/n ¹ 1/¥ n®¥ lim 1/n = 0 lim (1+ 1/n)n = 1 n®¥ (1+ 1/n)n = AV(e) n®¥ |
ITK-6
MATEMATIKBIBLIOTEK, Lennart Brandqvist, s42-43, INSTITUTET FÖR TEKNISKA
KURSER, STOCKHOLM 1961
AV(e)
betyder här partiella aritmetiska värdemängden för e.
MATEMATIKEN FORTSÄTTER I DEN HÖGRE ANALYSEN.
Avsnittens htm(l)-formering är under utarbetande — men ämnet är omfattande och det kommer att ta TID att bygga länkarna och korsreferenserna till den nu rådande matematiska nomenklaturen för exakt jämförelse.
— Verkställt 2009-01-10. Se från Analysen.
Matematiken från början
innehåll: SÖK äMNESORD på denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER
Formlagarna
ämnesrubriker
innehåll
Eulers Ekvivalenter · historia
referenser
—
Senast uppdaterade version: 2014-03-25
*END.
Stavningskontrollerat 2008-03-06.
rester
*
åter till portalsidan ·
portalsidan är www.UniversumsHistoria.se
PNG-justerad 2011-10-10
åter till portalsidan ·
portalsidan är www.UniversumsHistoria.se