超幂*R模型

超幂*R模型是由美国数学家梵·奥士达根据日本数学家高桥的思想创立的简化的非标准分析模型。

考虑一个整点阶梯函数 x=x(t),n≤t<n+1,n=0,1,2,3,…….并称之为过程量。若x(t)≡c,则称之为常过程量(对应于实数c);若x(t)趋于零,则称之为趋零过程量。可以想象各种趋零过程量当可以用来规定各种不同的无穷小,而关键在于确立划分标准,这就引出超滤集的概念。

先定义〈x〉={x(t)|n≤t<n+1}是具有某种性质的x(t)的等价类。再定义滤集的概念:Ω称为u上的滤集,如果Ω⊆Ρ〔u〕且满足:

1)¬〔ø∈Ω〕
2)(〔α∈Ω)∧〔β∈Ω〕)→〔α∩β∈Ω〕
3)〔〔α⊆β⊆u〕∧〔α∈Ω〕〕→〔β∈Ω〕

特别地,如果u中的子集,要么在Ω中,要么不在Ω中,则Ω称为u上的超滤集。可以证明至少存在一个超滤集Ω。那么不难得到如下排中律:α={x(t)|x(t)具有性质p},β={x(t)|x(t)不具有性质p},则α∩β=ø且α∪β=u.

那么〈x>={x(t)|n≤t<n+1,n∈Ω}叫做一个超实数,并定义其四则运算及序关系如下:

1)<x>±<y>={x(t)±y(t)|n≤t<n+1,n∈Z∈Ω}
2) <x>·<y>={x(t)·y(t)| n≤t<n+1,n∈Z∈Ω}
3) <x>/<y>={x(t)/y(t)|n≤t<n+1,n∈Z∈Ω,y(t)≠0}
4) <x>≤<y>⇔{n|x(t)≤y(t),n≤t<n+1}∈Ω

由上可证得超实数的各种基本性质,如三分律、结构定理(即有限数β=α+ε,记α=st[β])、等和原理……等。其他部分与非标准分析原模型基本一致。

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参考文献

具体参见徐利治的《微积分大意》及鲁滨逊的《非标准分析》。