книги из ГПНТБ / Кушнер, Б. А. Лекции по конструктивному математическому анализу
.pdf422 |
КОНСТРУКТИВНЫЕ |
МЕТРИЧЕСКИЕ ПРОСТРАНСТВА |
[ГЛ. 9 |
|||||||||||
можно |
|
построить |
такую |
последовательность |
натураль |
|||||||||
ных чисел о, |
что |
a(i) |
= |
6(t) при i ^ п |
и |
а ( п + 1 ) |
ф |
|||||||
ф bj{n + 1) при |
/ ^ |
k. |
|
Таким |
образом, |
а |
принадлежит |
|||||||
бэровскому шару |
£63 *я |
и не принадлежит ни одному |
||||||||||||
из шаров £ 6 J 3 *"+ 1 |
(где |
i^k). |
|
|
|
|
|
|||||||
Из сказанного |
и леммы 9 |
вытекают |
|
|
|
|
|
|||||||
Т е о р е м а |
4. |
В |
бэровском |
пространстве |
можно |
по |
||||||||
строить |
непустое |
замкнутое |
согласованное |
|
нигде |
|
не |
|||||||
плотное |
|
множество. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Т е о р е м а |
5. |
Можно |
построить непустое |
замкнутое |
||||||||||
согласованное |
нигде |
не |
|
плотное |
множество |
КДЧ. |
|
|
||||||
Из |
теорем |
4—5 |
вытекают |
следующие |
утверждения |
|||||||||
Т е о р е м а |
6. |
Можно |
построить эффективный |
функ |
||||||||||
ционал, |
|
определенный |
на нулевой |
последовательности, |
|
об |
||||||||
ласть определения |
которого |
не содержит ни одного |
шара. |
|||||||||||
Т е о р е м а |
7. |
Можно |
построить |
конструктивную |
||||||||||
функцию |
/, определенную |
в |
нуле и такую, |
что невозмо |
||||||||||
жен интервал, |
во |
всех |
точках |
которого |
была |
бы |
опре |
|||||||
делена |
f * ) . |
|
|
Ж1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Обозначим |
через |
множество тех |
КДЧ, |
на |
кото |
|||||||||
рых не определена функция f. Множество Ж/ дает ряд интересных примеров. Легко видеть, что 0 является пре дельной точкой множества Жf и вместе с тем (ввиду следствия 4 п. 4 § 2) не является алгорифмической пре дельной точкой y(f. Здесь мы имеем дело с любопытной ситуацией: хотя сколь угодно близко к 0 и есть точки
множества |
Ж и алгорифм, |
выбирающий по каждому |
п |
|||||||
точку |
Ж], |
по |
модулю |
меньшую 2 _ п , |
невозможен. |
Из |
||||
сказанного |
также |
следует, |
что |
Ж} |
непрослеживаемо |
|||||
(определение |
12 |
п. 4 § 2). Далее, |
поскольку |
множе |
||||||
ство |
Жи |
будучи |
дополнением |
согласованного |
множе |
|||||
ства, |
алгорифмически |
замкнуто |
(следствие 5 п. |
4 § |
2), |
|||||
то Ж] дает пример алгорифмически замкнутого, но не замкнутого множества. Из непрослеживаемости Ж^ вы
текает, |
что область определения /, которая нигде не |
*) В |
работе Ц е й т и н а [8] приведена значительно менее гро |
моздкая |
конструкция конструктивной функции, определенной в нуле |
и не являющейся всюду определенной ни в какой окрестности нуля. Там же в подстрочном примечании приведены примеры эффектив ных функционалов типа функционала теоремы 6, принадлежащие Фридбергу и Мучнику. Эти примеры, выполненные специально для бэровского пространства, также значительно менее громоздки, чем примеры, даваемые теоремой 6,
§ 3] ВЫБОР ПЕРЕЧИСЛИМОГО ПОКРЫТИЯ. НЕПРЕРЫВНОСТЬ |
423 |
плотна на конструктивной прямой, не является эффек тивно нигде не плотным множеством. Наконец, множе
ство Ж}, |
будучи |
эффективно |
открытым |
(лемма |
5), не |
|
является лакомбовым |
(если |
бы Ж^ было лакомбовым, |
||||
то оно |
оказалось |
бы |
согласованным, а |
следовательно, |
||
и прослеживаемым множеством). |
|
|
||||
Отметим еще |
следующее |
интересное |
свойство |
изло |
||
женной выше конструкции. Как, вероятно, помнит чи
татель, |
|
при |
построении |
множества |
& |
фиксировалась |
||||
точка Х0 |
М, которая затем |
оказывалась |
элементом |
%'. |
||||||
Чтобы |
подчеркнуть это, |
переобозначим |
3? посредством |
|||||||
3£х\ Пусть |
& — плотное |
подмножество |
|
М. |
Тогда |
из |
||||
определения |
множества |
52 |
(стр. 416) |
легко |
усматри |
|||||
вается, |
|
что |
пространство |
М |
(точнее, |
его |
носитель) |
яв |
||
ляется |
объединением множеств 1 3?х, |
где X |
G E &. В част |
|||||||
ности, как конструктивная прямая, так и бэровское пространство могут быть получены объединением после довательности замкнутых, согласованных, нигде не плот ных множеств. Таким образом, условие эффективной
нигде не плотности в приведенном |
в § 1 |
конструктив |
|
ном аналоге теоремы Бэра существенно. |
|
||
4. Определение алгорифмического |
оператора, данное |
||
в § 2, включает условие согласованности |
задающего |
||
оператор алгорифма. |
Это приводит |
к тому, что в точ |
|
ках неопределенности |
оператора не |
определен (т. е. не |
|
заканчивает свою работу) соответствующий алгорифм. Вместе с тем представляется достаточно естественным рассмотрение таких операторов, у которых точки не определенности являются просто точками рассогласо ванности, так что задающий оператор алгорифм может быть применим к этим точкам. Именно, такой характер имело определение конструктивной функции, предло
женное |
М а р к о в ы м |
в его первой публикации о кон |
|||
структивных |
функциях |
[3]. Как показал С л и с е н к о [3], |
|||
при |
отказе |
от требования |
согласованности оператора |
||
на |
всем |
пространстве |
(или, |
что то же самое, при от |
|
казе от требования согласованности области определе ния оператора) теорема непрерывности опровергается на примере. В данном пункте мы изложим этот резуль тат Слисенко.
О п р е д е л е н и е 7. 1) |
Пусть М{, М2 — КМП |
(в фик |
сированном нами алфавите |
А). Псевдооператором |
из Мх |
4 24 |
|
КОНСТРУКТИВНЫЕ |
МЕТРИЧЕСКИЕ |
ПРОСТРАНСТВА |
[ Г Л . 9 |
|||||||||||
в М2 |
или, |
короче, |
типа Мх т* М2 |
назовем |
произвольный |
|||||||||||
алгорифм |
в |
алфавите |
Л?. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2) |
Будем |
|
говорить, |
что |
псевдооператор |
Ч/ |
типа |
||||||||
Мi |
-г> М2 |
определен |
в |
точке |
X ^ |
|
Мь |
если |
при |
любом |
||||||
Y = |
X |
\W (Y), |
W (Y) е=Мо |
и Ч' (Г) = |
W |
(X). |
|
|
|
|
||||||
м, |
|
|
|
|
8. |
|
|
|
мг |
Ч; |
из Mi |
в |
М2 |
|||
|
О п р е д е л е н и е |
Псевдооператор |
||||||||||||||
назовем |
квазиоператором, |
если |
|
этот |
псевдооператор |
|||||||||||
определен |
во |
всякой точке X ЕЕ MI |
такой, |
что \Х¥(Х) |
и |
|||||||||||
У(Х) |
|
GEM 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Понятия |
псевдо- и квазиоператора |
предложены |
С л и- |
||||||||||||
с е н к о [3]. В силу теоремы |
6 § 2 псевдооператоры |
(а сле |
||||||||||||||
довательно, |
и |
квазиоператоры) |
обладают |
некоторыми |
||||||||||||
свойствами |
непрерывности — именно, |
любой |
псевдоопе |
|||||||||||||
ратор неразрывен, т. е. не |
может |
иметь конструктивных |
||||||||||||||
разрывов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Т е о р е м а |
8 (пример |
неразрывного, |
но |
не |
непре |
||||||||||
рывного |
квазиоператора; |
С л и с е н к о |
[3]). Можно |
по |
||||||||||||
строить квазиоператор |
W |
из |
пространства |
КДЧ |
в |
себя |
||||||||||
такой, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1) |
W определен |
в 0 |
и Ч'(0) = 0; |
|
|
|
|
|
|
||||||
2)невозможна окрестность нуля такая, что W не
определен |
во |
всех |
ненулевых |
точках этой |
окрестности; |
|||||||||
3) если |
х ф |
0 |
и |
4я определен |
|
в |
точке |
х, |
то W (х) = |
|||||
Д о к а з а т е л ь с т в о . |
Пусть |
|
f — конструктивная |
|||||||||||
функция, построенная согласно теореме 7, т. е. |
|
|||||||||||||
(40) |
|
|
|
|
|
!/(0); |
|
|
|
|
|
|
||
(41) |
область |
определения |
/ |
не |
содержит |
ни одного |
||||||||
|
интервала. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Пусть |
G — такой алгорифм, что |
|
|
|
|
|||||||||
(42) |
|
|
|
|
|
Ю(х) |
= |
|
хф0. |
|
|
|
|
|
Построим |
алгорифмы |
у1, |
у2 |
и Y 3 так, |
что |
|
||||||||
Y 1 |
(х) ^ |
цп |
(([/] (х, п) = |
А) |
у |
([G] (х, |
п) |
= |
Л)); |
|||||
|
(х) ~ |
( |
1, |
если |
[G](x, |
у1 |
(х)) == Л , |
|
|
|||||
Y 2 |
{ |
|
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
10, |
если |
[G](x, |
|
|
Л ; |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
уЦх, |
0 ) = Y 2 |
( * ) |
|
|
|
|
||
426 |
КОНСТРУКТИВНЫЕ |
МЕТРИЧЕСКИЕ ПРОСТРАНСТВА |
|
[ГЛ. 9 |
||||||||||
а) (/ = |
0 и , |
ввиду (45), |
4>'(у) также |
является |
КДЧ, |
при |
||||||||
чем |
^¥(х) |
= |
W(y) |
= 0. В |
случае |
б), |
ввиду |
|
(47), |
|||||
~]\f(x). |
Следовательно, |
~1!/(//) |
и |
согласно |
(46) |
|
полу |
|||||||
чаем, |
что |
4?{у) — КДЧ, |
причем л¥(у) |
= |
Ч(х) |
= |
1. Та |
|||||||
ким образом, |
W — квазиоператор. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Обозначим |
через |
Ж1 |
множество |
КДЧ, |
на |
которых |
не |
|||||||
определена |
функция |
f. |
Из |
(45) — (47) |
следует, что |
ква |
||||||||
зиоператор W определен в нуле, |
¥ ( 0 ) |
= |
0 и |
при |
х ф 0 |
|||||||||
W определен в точках множества Ж^ и только в них, |
||||||||||||||
причем принимает |
в этих |
точках |
значение, |
равное |
I . |
|||||||||
Остается заметить, что утверждение 2) теоремы выте
кает из (41) * ) . |
|
Жу |
|
|
|
|
|
Обозначим |
через |
множество |
точек |
опреде |
|||
ленности |
построенного |
нами |
оператора |
W ( х е |
Жу |
= |
|
= ~ Р (X = |
0 V X |
G Ж j)) |
и рассмотрим подпространство |
Kv |
|||
пространства КДЧ, индуцированное Жчг. Используя алгорифмическую замкнутость Ж), нетрудно показать, что Kv —полное КМП. Квазиоператор Ф", рассмотренный на этом пространстве, является всюду определенным
алгорифмическим |
оператором из |
в |
пространство |
||
КДЧ |
Еи при |
этом |
W неразрывен, но не непрерывен. Та |
||
ким |
образом, |
теорема непрерывности |
не |
сохраняется |
|
при отказе от требования сепарабельности, хотя в этом случае и остается в силе теорема неразрывности. Тре бование полноты в теореме непрерывности также су щественно: очевидно, существуют разрывные операторы из пространства рациональных чисел в себя.
За дальнейшими сведениями о характере непрерыв ности алгорифмических операторов при отказе от тех или иных ограничений на метрические пространства мы
отсылаем |
читателя |
к |
работе О р е в к о в а [5]. |
|
||
*) Квазиоператор |
|
дает |
пример |
«неконструктивного |
разры |
|
ва»: хотя |
вблизи нуля |
и |
«есть» |
точки, |
где Т определен и |
равен |
единице, (алгорифмическая) последовательность таких точек, (кон структивно) сходящаяся к нулю, невозможна.
БИБЛИОГРАФИЯ
В настоящую библиографию, помимо непосредственно цитируе мых в книге источников, включены известные автору работы, отно сящиеся преимущественно к конструктивному (вычислимому, рекур сивному) анализу. (Опущен лишь ряд работ Гудстейна, упоминае мых в библиографии русского перевода его книг [1]—[2].) Первоначальные библиографические сведения в области интуицио нистского анализа можно найти в монографиях Г е й т и н г а [3] и Ф р е н к е л я , Б а р - Х и л л е л а [1].
Составление этой библиографии закончено в январе 1972 года.
Ад л е р (A d 1 е г А.)
[1]Some recursively unsolvable problems in analysis, Proc. Amer.
Math. Soc. 22, № 2 (1969), 523—526. А л е к с а н д р о в П. С.
[1]Введение в общую теорию множеств и функций, Гостехиздат, 1948.
Б а н а х , М а з у р (В а п а с h S., М а г u г S.)
[1]Sur les fonctions calculables, Ann. Soc. Pol. de Math. 16 (1937), 223.
Б И Ш О П ( B i s h o p E.)
[1] The constructive development of abstract analysis, Международ ный конгресс математиков (Москва, 1966), Тезисы докладов, 1966, 31—39.
[2] Foundations of constructive analysis, New York, 1967.
[3]The constructivization of abstract mathematical analysis, Между народный конгресс математиков (Москва, 1966), Труды, «Мир», 1968, 308—313.
[4]Mathematics as a numerical language, Intuitionism and Proof Theory, Proc. of the summer conference at Buffalo, N . Y., 1968,
North-Holland Publishing Co., Amsterdam — London, 1970, 53—71.
Б о р |
е л ь (В о г е 1 Е.) |
|
[1] |
Lecons sur la theorie des |
fonctions, Paris, 1928. |
В а н д и в е р ( V a n d i v e r |
H. S.) |
|
[1]Constructive derivation of the decomposition field of polynomial, Ann. Math. 37 (1936), 1—6.
[2]On the ordering of real algebraic numbers by constructive me thods, там же, 7—16.
Вe й л ь (W e у 1 H.)
[1]Das Kontinuum, Leipzig, 1918.
БИБЛИОГРАФИЯ |
429 |
[4] Интеграл Лебега и понятие измеримости функций в кон структивном анализе, Зап. научн. семинаров Ленингр. отд.
Матем. ин-та АН СССР им. В. А. Стеклова 8 (1968), 21—28.
[5] Связь интегрируемости конструктивных функций по Риману
и Лебегу, там же, 29—45.
[6]Пространства 3?г и S в конструктивной математике, Com ment. Math. Univ. Carolinae 10 (1969), 261—284.
[7]Об измеримости множеств по Лебегу в конструктивной ма тематике, там же, 463—492.
[8]О дифференцируемости конструктивных функций, там же, 167—175.
[9]Линейные функционалы в конструктивных пространствах 9?т, там же, 357—390.
[10]Теоремы о среднем значении для конструктивного интеграла Лебега, там же 11 (1970), 249—269.
[11] О представимости функций слабо ограниченной вариации, там же, 421—434.
[12] Об интегрируемости производных от конструктивных функ ций, там же, 667—691.
[13]Необходимое и достаточное условие абсолютной непрерыв ности конструктивных функций, там же, 705—726.
[14]О суперпозициях абсолютно непрерывных конструктивных функций, там же 12 (1971), 423—451.
[15]Необходимое и достаточное условие представимости кон
структивных |
функций |
в виде суммы сингулярной и абсо |
лютно непрерывной функции, там же, 587—610. |
||
[16] Об одном |
условии |
дифференцируемости конструктивных |
функций ограниченной |
вариации, там же, 687—710. |
|
Де т л о в с В. К.
[1]Эквивалентность нормальных алгорифмов и рекурсивных функций, Труды Матем. ин-га АН СССР им. В. А. Стеклова 52, Изд. АН СССР, 1958, 75—139.
З а с л а в с к и й И. Д.
[1] Опровержение некоторых теорем классического анализа в кон
структивном |
анализе, УМН 10, № 4 |
(66) |
(1955), 209—210. |
||||||
[2] Некоторые |
особенности |
конструктивных |
функций |
веществен |
|||||
ного переменного по сравнению с классическими, Труды 3-го |
|||||||||
Всесоюзного |
матем. съезда, т. |
1, |
Изд. |
АН |
СССР, 1956, |
||||
183—184. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[3] О конструктивных |
дедекиндовых |
сечениях, |
там |
же, |
182—183. |
||||
[4] Некоторые |
свойства конструктивных вещественных чисел и |
||||||||
конструктивных функций, Труды |
|
Матем. ин-та АН СССР |
|||||||
им. В. А. Стеклова |
67, |
Изд. АН |
СССР, |
1962, 385—457. |
|||||
[5]О некоторых различиях между базисными и подчиненными переменными в логико-математических языках, Сб. «Матема-' тические вопросы кибернетики и вычислительной техники», Ереван, 1963, 13—29.
[6]О дифференцировании и интегрировании конструктивных функций, ДАН СССР 156, № 1 (1964), 25—27.
[7]О спрямляемости конструктивных плоских кривых, ИАН Арм. ССР, сер. матем. 2, № 2 (1967), 69—82.
БИБЛИОГРАФИЯ |
431 |
[3]Berechenbare Reihen, там же 6 (1961), 143—161.
[4]Konstrunktive Analysis, Mathematische Forschungsberichte, X I , Berlin, 1961.
Кл и в (С 1 е a v е J.)
[1]The Primitive Recursive Analysis of Ordinary Differential Equa
|
tions |
and |
the |
Complexity of Their |
Solutions, |
J. |
Comput. |
and |
|||
|
Syst. Sci. 3, № 4 |
(1969), 447—455. |
|
|
|
|
|||||
К л и н и (К |
I е е n е |
S. С.) |
|
|
|
|
|
||||
[1] |
On |
the |
interpretation of |
intuitionistic number |
theory, J. Sym |
||||||
|
bolic Logic 10 (1945), 109—124. |
|
|
|
|
||||||
[2] |
Recursive |
functions and |
intuitionistic |
mathematics, |
Proc. of |
the |
|||||
|
Int. Congress |
of |
Math. |
(Cambridge, |
Mass., 1950), |
vol. 1, |
1952, |
||||
|
679—685. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
[3]A note on computable functionals, Proc. Konikl. nederl. akad. wet. A59, № 3 (1956), 275—280.
[4] |
Introduction |
to metamathematics, |
New York — Toronto, 1952. |
|
|
[Русский перевод: К л и н и С. К., |
Введение в |
метаматематику, |
|
|
ИЛ, 1957.] |
|
|
|
К о л м о г о р о в А. Н. |
|
|
||
[1] |
О принципе |
tertium поп datur, Матем. сб. 32 |
(1925), 646—667. |
|
[2]Zur Deutung der intuitionistischen Logik, Math. Z. 35 (1932), 58—65.
[3] Три |
подхода к |
определению понятия |
«количество информа |
ции», |
Проблемы |
передачи информации |
1, № 1 (1965), 3—11. |
К о л м о г о р о в А. Н., Ф о м и и С. В.
[1]Элементы теории функций и функционального анализа, «На ука», 1972.
Ван |
дер |
К о р п у т (С о г р u t J. G., |
van |
der) |
|
|
|
||||
[1] |
On |
the |
fundamental |
theorem |
of |
algebra, |
Proc. |
Akad. Amster |
|||
|
dam |
49 |
(1946), |
722—732, 878—886, |
985—994 = |
Indag. Math. |
8 |
||||
|
(1946), 430—440, 549—557,-605—614. |
|
|
|
|||||||
К о с о в с к и й H. K. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
[1] Необходимые |
и |
достаточные |
условия |
для |
шпеккеровых |
||||||
|
свойств вероятностного пространства, Зап. научн. семинаров |
||||||||||
|
Ленингр. отд. Матем. ин-та АН СССР им. В. А. Стеклова |
16 |
|||||||||
|
(1969), 91—96. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
[2]Интегрируемые f^-конструкты над вероятностным простран ством, там же, 97—104.
[3]Законы больших чисел в конструктивной теории вероятностей, там же, 105—113.
[4]Некоторые вопросы конструктивной теории нормированных алгебр Буля, Труды Матем. ин-та АН СССР им. В. А. Стеклова 113, «Наука», 1970, 3—38.
К р а й з е л , Л а к о м б ( K r e i s e l G., L a c o m b e D.)
[1]Ensembles recursivement mesurables et ensembles recursivement ouverts ou fermes, Compt. rend. Acad. sci. Paris 245, № 14
(1957), |
1106—1109. |
|
L a c o m b e D., |
||
К р а й з е л , |
Л а к о м б , Ш ё н ф и л д ( K r e i s e l |
G., |
|||
S с h о e n f i eld |
J.) |
|
|
|
|
(1] Fonctionnelles |
recursivement definissables et |
fonctionnelles |
re- |
||
cursives, Compt. rend. Acad. sci. Paris 245, |
Ni |
4 (1957), |
399~ |
||
402, |
|
|
|
|
|
