~ ΠΡΟΛΟΓΟΣ
ουσία τω,,μac,ηucπc,cωs.
lΌ :3φλίο αχολουί:ιεί 6σο είναι tiυνα-:(;ν την αχόλουί:ιη γε,,ι),:-f1 μέΘοtiο:
(ί) Εννοωλογι.κή Ανάπτυξη. Στη
(ίi) Τεχνι.κή Ανάπτυξη. l.:τη
θα 1ψοωΘείτα.ι.
(ίν) Περίληψη. Είναι r.άν-:ο-:ε να τονί-
γ:ι. είναι
11.
ΠΡΟΛΟΓΟΣ νίί
(v) ΕπιλuσηΑσκήσεωv κ::.Η Συμπληρώματα. Κ:iθε ,:::ί•.βλίο θα 11:pέ11:ει να
δlνει οργανωμέ,,ες σε χα-:'Jγοpίες αr;χήσεις μαζί με ·ποδειγ:.1ατιχ:i λυμέ-
-:α r.αρα:::iνω με ιχανοr.οιητ~χό τpόr.ο, -:ό-:ε θα
:τpέ:τει ο 7οt-:Ύjτf1ς με Ωυcf1 του :τρωτο:)ουλία να χ:i,,ει κ.:Ί:-:ι ανάλογο.
-:Ύj σι)ζυγό χαι τ::t :π:α•.δ•.·::Χ μο~, Θα,,:iσΎj χα•.
γι::t -:ην υa.ομονή τ:01J -:Ύj δ•.ϊφχει:::ι: της σ1Jγγp:::ι:rιής το1J
.3~βλίου αυ-:οϊJ, αλλά. και γ~α την :τοιχίλη 1'3οΝ:!εια :του μου r.ροσέr;.ιεpαν.
ΠΑ Τ Γ λ 1999
12.
viii ΠΡΟΛΟΓΟΣ
(Excit ±:ωηιtl1c· lntωιluct,ion)
INTRODUCTION
Tl1is lωolc star·tcd ns Lc·c·tun· :Κotcs fω· a fiist yc·<.nωnr-sc ίη Tl1c·Dcνai.-t-
λl;-ιtl1ριη;-ιtiί:<1l ,JοιηΊ1Ρ}';• 1νl1ir:l1 l1.-1.n!)ρρη iηαπρω·,ηed into ιl1ρ ηe,ν _l-!ωgr.-1.n1
or Slιιιl_γ οΓ ί,i1ι~ l·Tω.i1ι~rr1<.Hia, ίλψαΓlrr1ι~rιι, irι ί98:3.
Tl1c· tai·gct of t,l1ic,COUΓC>C' ίc, to giYC'to t,l1c ηc,ν stuιlcHt of nωt,l1cnωtic·s.
η glol1..ιl αηΗ:ΡμtiοΗ tΊπ ωc1tl1eω:-ιtiι:~ nnrl tl1Pir ωι-,t.l10rls. lH ntlrlitioH, οΗ tl1ρ
οηρ hω1(l it tl'iPs to tl1P sι1κ{ρηt fωω ;-ι ter:l1niι·,1l. ιnethodologiί:.-il
aπcJ 11s:,,,cl10lop;ica1μoinl ίπ onicΓ lo racc sυcccss1Ίι1lν l11csυ1)scψ1cnι
e>tuιlίcc,; ηηιl ωι t,l1cotl1c1·lωnιt t.o p;iYC'l1ίω/]ιcΙ η ωίηίrηιιηι of a nιatl1c·rnatic·nl
ι:nltιn·e, iHιlisμι-,n~nωe for t.lιe ι:rention of ;-uι ιψμηψri:-ιte ι:li11H1tι-,, οΗ ,νlιi<·lι η
1n~,+11__rnn+Ί·cιl .·,-· !,_, .ι...l.,,,_,_l.
or iΊΊ<~l1Ί(·ιΊΊaιics TJΊC: iΙιaUΊC:ιnaιic:s a1:1
ί-tS]Jρ(;t.s.
Tl1P Pxpedition inr:e11rion of tl1P αJιη·sρ, ί:Prt;-ιinl}' is not Pxl1<1.nsted1νίιl1 .-i
'·scvirψ; ιop;cl11cr·'· CC'Γlain rηall1cn1aιica1 ρicccs, 1)υι n1ain]:,,,iι is rnaιcΓia1i~c(J
lJY ηηιl gn1sping in μc1·sμcc·tiYC'. tl1c nωt,l1cnωtic·al sulJst.nnc·c
tl1ρsρ μieι:e~ of rηηt]ιι-,11Ηιt.ία, ;-uιιl t]ιρ rPlcιtι-,ιl rρnnιrk~ nnrl
r:οιηη1ρηιs.
Τη ιJ1c ·"il(lcn1cssor l11caria.l,'lical rnaιJ1cnia.lίca1 ϊno·"l('(]p;c an(J ιlic in l11c
ωn±Usion
C>YHtl1ctic·
,na1 J,c·,nat,c·ω snlJstanc·c. YCai·c loolcing , using
intcπc·lntiωιsl1ip of tl1c· nωt,l1cnωtic·al ωnc·cμtc,
All ιl1ρsρ le.-1.(lω1(l tr.-insforω tl1e ''rlr}';• ter:l1niι·,1l
ίπlο a. sγπl11clic nia.l11crηalical γίsιiοrη. Η is cxacιlν l11cπ νJ1c1·c n1aιJ1cnia.lίcs
and 1Jl1iloso1Jl1yηη· unitcd into a "JJCτfcc·t lωoί,lcιtgc'·
111tl1e ιι~t 1,) tlιis lJOok l11-11Ψ ]}ρρη μrinterl into IIl<"ut}'μrelίωίrηισ
erlitions, ιn.-i.inl}· tl1P ser'iι·e of tl1P sωrlents of tl1e υe11.-1.rtωenι of ll.-iιl1P-
nia.lίcs .. υιcr· a1l l11csc cxρcΓicnccs anιi a.Γιc1· rnan:,,, ''j11.ιl1lίcalion a.ιivcnι111·cs'·
tl1c·olιl Xotcs l1aYCliccn r-c,πitt,c·n to fοπη tl1c p1·cscnt, lωolc:
INTRODUCTION ΤΟ MATHEMATICAL THOUGHT
((Έτσι όλες οι
χίζοuνμε ττ; από χει
στιc έΥνοιεc. χαι τελιχά χα
στις
F:. Καrι.ι
Κεφάλαιο Ο
ΣΥΝΤΟΜΗ
ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΆΔΡΟΜΗ
Οι ιστοpιχές
τους χ::tι
τη-::χ, ότι
γένος.
Η ε:μrι:iνιση χαι ανάa.τυξη των μαθημα--:ιχι:,)γ σzε:τί,ζυντα•., ε:ξ:χpτώντ::tι χα•.
20.
ΚΕΦ. Ο ΙΣΤΟΡΙΚΗΑΝΑΔΡΟΜΗ
Ο ισ-:οραός χρόνος γ•.α τα μαΟημ::η•.χ:i, συνήΟως δι::tιpε:ίταt ως εξ/1ς:
(ί) Προελλη,,ιχϊ( μαΟημα-:αά (:3000.-..Χ.- 500 :τ.Χ.)
(ii) jiλλψιιχ6: μα~ημα-:ιχ6: (600 ;-:.Χ. ::-ι2r; μ.Χ.)
σ•;,,έχεια !Ία r.εpιγpάΥο·;με συνοr.-:ιχά, τα χϊJpι:χ ;ι:αpαχ-:ηpιr;τιχά. της χά.Θε
0.1 Τα Πpοελληνικά Μαθηματικά.
χ:χι α,,τ[στο~χες
χοι,,ωνίες, αυ-:ές ;-:oJ α,,α1τ-:1Jχθηχ:tν χο,,τ:i σε :τα
:π:εδι:iδε:ς χ:χι :::ο-:ο-:έλε:σαν :11)-:ό :το,) σ1)νiιΟως α:τοχαλο(,με:
e<Rαροτ.υcό,,,ω,,,, a.ολι-:ισμο(Jς)). Οι 11:ολιτισμοί α'ποί χαp::α-:ηpίζοντ:::ι:ν χ(ψ.α
(1) Ή-:αν σ-:α-:ιχοί :το)·,•.-:ισμοί. Υ:τήpχε x:iJi:01.α
ακίνητες
τά:ξη τ:pαγμ:iτων. μfJ
χαι r.ερωδ~χ:i ε:τα-
(2) 11εξουσία ή-:αν συγχεν-:ρωμένη στο ιερα-:είο χα~ στο μονάρχη.
(3)
-:ηpίας.
21.
~ 0.1 Τα.Προελληνικά. Μα.θημα.τικά..
'Ολα α1πά: είχαν ως σ1ηέτ:ε•.α, ο λαός να
τοβο'J),ίας του, οι δε γνώσεις, :του
,,ο·/ίζουμε:
(ί)
[25].0')-
(iii) Τ:fέσα σε
μα--;α χαι
με,,ές.
,:;ω;Jνων, έγινε δυνα--;ό να
(ίν)
οcαvοl·γτηsαv δ•Δp1Jγε;:: χαι χα,ασ:κωiσcηχc,v
Οι δι:χδαασίες :11)--;ές κ::tΓJ(;Jς χαι η δ•.α--;/1pησ-Ι1 -;ους ::tτ:αιτο(,σε σ~;,,το,,ισμύ
όρασπ1ρωc;τωv μεταξ'J Ετσι αυ--;ύ
-;ων χοινων•Δν α1JτG')ν εlzε ως
θpησχε•.,~ν οι οa.οίες και α1J--;ές
cvαpμc,vcσμt,,cς με τη δομή
με -;ο
~ 0.2 Τα.Ελληνικά. Μα.θημα.τικά..
χ:χι -:ο•; λε:n:-:οϊJ r;ε 60 ΟεϊJτεpα είναι
0.2 Τα Ελληνικά Μαθηματικά.
(1)
σελ.17]. το α:τοχαλεί
κι::φιε:ς
χαι της lΙεσο:τοταμίας -f1ταν r:αpα:τοτ:iμιος
σsατικό χαρακτήρα. ενώ ο ic:λληνιχ(Jς r:ολι-
0::tλάσσιος τ:ολιτωμός χα•. γ•.' :11)-:ό α:τό τη
24.
ΚΕΦ. Ο ΙΣΤΟΡΙΚΗΑΝΑΔΡΟΜΗ
(2) Στο χοινωνυ<fJ ε11:l;τεδο, οι αv:::ι:τολυ<έ:: χοιvωvίε;:: i1ταv χα-:& χαvfJv:::ι: σ1J-
(3)
r.pοβλημ:iτω,, του ::.φχαlου
'F.λληνα.
(4)
Γι:χ το Δ.:rjμο δεν 1J:n:6:pzo1Jν <(σω-:~pερJ. Θεοί r.0 1J εr.εμ,3αlνουν σ-:'fί //Jσ'fί -:ων
cρο~λημiτω,,. Ωεν
25.
~ 0.3 Θαλής- Πυθαγόρας - Εύδοξος.
Δήμοc: χαι η χvχλ,'Λιχο-λοyιχή μέ9οδοc:. Η :::ι:μι;ισ~ή--:'f:σ'f: οδηγεί σ--:Υ: ι;ιλοσο
ψlα και α.r.ό αεί σ--:α ::Ι:χΘΥ::_ια-:ιχά.
0.3 Θαλής - Πυθαγόpας - Ε•5δοξος.
Ο Θα.λής εlνα~ γνωστός ως ο r.ρώ--:ος μα.θημ:χτιχός.
γεωμετpιχu')ν
μία σεφ& αr.ό
Οι :π:pοτάσεις αυ--:ές είναι οι αχόλο~,ΓJες:
• Οι :π:αpά: "-:'f:βάση γωνίες ενός ισοσχελο(ις --:p•.γώνοv είν::tι lσες.
• ~,)υ a.ovέzο1;ν μία a.λεvρά: ίση χ:::ι:ι τ•.ς ;-τροσχείμενες γωνίες ίσες
εlνα~
26.
ΚΕΦ. Ο ΙΣΤΟΡΙΚΗΑΝΑΔΡΟΜΗ
• Κά:θε διά:με-:pος χGχλου χωplζει το χ'Jχλο σε Μο ίσα μέpη
• Κά:θε εγγεγp:::ι:μμέvη σε ημιχ1)χλιο γωνί:::ι: είv:::ι:ι opθi1
Λν-:6 11:01J εντ~πωσιά:ζει a.ερωσ6τε::;ο εlνα•. ύ--;ι. ο•. :τα::;:::ο~:άvω :τ::;οτάσεις είναι
χά.r.οιας α:n:όδειξης π:έ
ιSμω-:; r,r,μαίJC:( (,τr_,
ο ll1J~,-,γnp:ις (l:i80-,JOO-τr.X_)
ως έ,,::ι.ν
• Τηv Αριθμητική, ή ,ηο1Jς αpιθμο,)ς σε ηpεμί:::ι:>J,
• τη l.Ιοuσική /1 a-:ους αpιΟμο(;ς σε: χ.ί,,ηση»
• τη Γεωμετpία ή «τα μεγέΟη σε ηpε:μί:χ", χαι
• την Αστρονομία /1 " τα μεγέΟη σε: χίνΎjσ°Υj"·
11 r.ιο :τά,,ω -:αξιν6μηση α;-:οοίΩε-:αι στο,,
στ/1 -:ο όνομ:χ ":Ε":(:)αόδω. Το τε:τp:χόδω
οι λόγο~
ενός
27.
0.3 Θαλής -Πυθαγόρας - Εύδοξος.
γι:χ χ&θε ζευγ&pι αχέρα~ων 'ΙΗ χα~ η,
τιι. · Α.. ~ η · Β σ1Jνε::&γετα~ ότι ·C ~'ιι.·D.
μέθοδος της εξάντλη
ολο,κλ1;ρωccχ,,C λογισμrΗJ. :του σχετtζε-
28.
10 ΚΕΦ. ΟΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
την ~σ-:ορtα -:ων ~Ιαθηματιχών -:r;ς Λ?χαίας Ελλ:iδας: ;τρέ;τει να αναφέρουμε
ότ~ ο Αριστο-:έλτ;ς :::χρό-:ρ1Jνε -:οvς μαθητές -:ου V':J. γράyο:J'i -:τ;ν ιστορία -:ων
:::;ηπ:τ;μών. Ji:r;,. ο Jiύ/Ιiημος (350 ;1:.Χ) έγρα{ιε μια ιc-τοpία τω•ι μcιθημαηΥ.ώ'.'
τ.ου έχει όμως χαΟει
Σχήμα 0.1. Jisι:lH!1·: St,υ:s. Κανον•.χ;i llλα-:ωνικ:i rη:εpεi.
Ο llλiτωνας σ;;σχέτιζε τα ::έν-:ε tικ::ινονιχά :τολύεδpα,1 11ωωσμιχά σώμα-:::ι»
με :r, διαλεκτυtiι τετp:iδα, r.ου ;τ::φο:;σι:iζε-:αι στο Σz~μα 0.2, ό..:ου το Δωδε
χϊ(εδpο, ..:ο~ ή-:αν το γι:χ -:ο Σόμπαv, :1:αpουσιάζεται ως «τ; ;τέμχτη
ουσία» δηλ. η '"""ο•οσα".
0.4 Ευκλείδης - Αρχιμήδης - Απολλώνιος.
Κ::ιτ:i το τέλος του τέταρτου r..X . αιι:ινα; το κέν-:ρο -:r;ς μαΟηματιχής δρασ-::rr
ριότη-:ας με-::ιι;,(::θηχε στην Αλεξάνδρεια, ό:του ο Εuκλ!:(δη,:; (,::;:;ioo π.Χ.)
έγρ:χψε χαι ΜΩαξε. Το φψ~(ψένο βι~λlο του ..ΣτοLχεια>ι :::ίν:χι ίσως το βι;3Ηο
με -:r,μεγαλ'Jτεpη ε:i:φp()f1 στα μ::ι:ύr,μα-:ιχά που έχε~ γραφ-:εl ;-;()τέ. Περιείχε χα~
ταυ-:όχρω,::ι: ταξι.νυμυ'Jσε σ' ένα υpθυλυγιχά δuμημένυ σ'Jστημα, σχεδό" όλες:
29.
Τετράεδρο
(φωτιά)
Ζεστό
Κύβος
(Γή)
Υγρό
Εικοσάεδρο
(Νερό)
Κρύο
Οκτάεδρο
(Αέρας)
Ξηρό
Δωδεκάεδρο
( Σύμπαν)
§ 0.4Εuκλείδης - Αρχιμήδης - Απολλώνιος 11
Σχήμα 0.2. Το 1:0.)μ;ταν (δωδεχάεδpο) ως η ;τεμ;ττουσlα .ων (Γτ1αέpας, φω:ι:i
νεpό).
τ~ς μαΟημ:1.τιχές yν<,')σεις της ετ.r;χής εχεlνης. Σ:::t. ;τp(;)τ::t βι,3λlα: τ.εpιείχαν, χυ
pίω;: -:ι;: γεωμε-:?ιχέ;: γνι:')σει;: ,;:o'Jείχαν αναπ-:υχθεί απύ τους Π"Jθαγύρεωυς.
Σ-:ο ,;:έμ,;:το βι,'3λlο των Στοιχείων πεpιέχετα•. τ; θεωρία -:ων αναλογιών του
JiύΛοξου, καθώς επtσης χ::.ι:ι :J..λλα cι;;οτελέσμα-:α του JiύΛοξου ::.ι:λλ:J.. χ::ιι ωυ
Θεα~-:ητου.
Την '.δ•.α περίτ:ου ο χά,;:ω;: νεότε?ος μαθημα-:ιχύς, ο Απολλώνιος
χαf:Ιοι:ιστιχό γ~α την ανά.r.-:·1ξη της Γεωμε-:ρ(αςτης Πέργας, έγρ::ι:/ε ένα
.'3~βλίο τις ,~Κωνικές Τομέςη.
'F.νας :iλλος F:λληνα:; μαΟημ:χτ•.κός ή:::ιν ο Αρχψήδης, σόγr.ρο-
νο;: με τον Συνεισέr,:,1ψε τα μέγιστα σ-:::ι: μαθημ::ιτ•.χά. Τελειοτ:οιεί
τη μέθοδο τη-;: ε:;:Χν-:λησψ;. με τη z?f,στ; της δε υ:τολοyίί,ει, εμβαδά, όγΥ.ο'J;::,
χέντp::ι β:φύτη-:ας rrχετ~χά με χων~χές -:ομές χα έλιχες. r-.Ιεγάλες ε;;ίσης σu
,;εισψιpές κ!.ι:νει ιττη θεωpί::ι -:ων Απείρων Σεψ:)ν, Τηχανιχής χαι Υlpοδιινα
μιχf,;: . Ο Λρχ•.μήδης θεωρείτ::ιι ω;: έ να;: ::ιτ:ύ -:o'J;: μεyαλ1)-:ερους μαθr,μα-:ιχοιJ;:
όλων -:ων επσχών.
11σημασία των εργασ~ών του Αpχιμ#)'Τ, χαι του Α;;ολλώνιου, γ~α ;;ολλούς
30.
12 ΚΕΦ. ΟΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
((Έvxc πoci χαrαλαβαί
λίyο '/α απο,σεί με τις
0.5 Η Παpακμή των Ελληνικών Μαθηματικών.
(ί) Τη θεο::οίηση -:0·1 νιχητή :χpχηγο·J χ:χι -:1ι δημιουpγί:χ r;•;γχεν-:pωτιχών χpα.
-:ων.
(ii)
-:ις σω-:Ύjpιολυγιχές θpη-
31.
0.6 Αραβικά. Μα.θημα.τικά..
Πλά-:ωναχ:χι γι:χ το :π:pϊηο
τ•.ς χαλλί-:εpες τ:Ύjγές γ•.α τα
13
Πpόχλο
δ6ο σχόλ~α του llpόχλoJ: l'ι:χ -:ον ημαω του
-:ου F,,)χλείδη. Τα σχόλια αυ-::i ατ:ο-:ελο(;,,
μαθηματ•.χά:
0.6 Αpαβικά Μαθηματικά.
αν-:αα-:έ-
μ.Χ.) συνέ~εσε μί:χ σ-:οιχειώδη ;-:pαγμ:χτεία
32.
14 ΚΕΦ. ΟΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
0.7 Δυτικά Μαθηματικά.
Τα lΙαθηματικ:i του Δυτ~κού JΙεσαιωνα.
1Ιετ6: το
33.
~ 0.8 Fibonacci- Tartaglia - Cardano. 15
του ο~ηυω(, μεσ:1ίων:1.
Ω.R Fihnn:ιι.ι.i - 'Γ:ιrt.:ιgli:ι - C:ιril:=ιnn.
Ο Leon1-1nlo-:ης Πlζας γνωσ-:ός και ως PίlJOH<H"<"i (γιος -:0·1 Ποηηα:iο) (1180 -
ΩιέΩωσε δυ-:ιχή
το,) T.ίl1cr·
34.
16 ΚΕΦ. ΟΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
U.!J F'rancois Viet.e.
Ο Franιυis Victι) ή χα•., ό~ι,>ς εί,,:χι αλλι(;Jς γνωστός το .α-:ιναό του
fJvoμα, Franciscus Vieta (1540-1603), θε:ωpε:ί--;αι ο -:ων μον-:έpvωv
1Ό:vυ6 χα-:& το δέχα-:ο έκτο α~ώνα,
35.
~ 0.10 Τα.Σύγχρονα. Μα.θημα.τικά.. 17
0.10 Τα Σύγχρονα Μαθηματικά.
ιιι- T)~;S('λlU'ES - FΕΙί,J:JλΤ - Γ'λS('λΙ, · Η ΗΙ'ΩIΙ<Η ~ΙΙΟΧΗ.
-:οvς
εισάγει σ-:r,ν λναλ·;τ~κ~ Γεωμετpία. -:ο 16:Jϊ σ-:ο :τα.p:ip-:ημα.
του ~ιβλίου του "Disconrs <ie la MeHιo<le"; με τί-:λο ''La GeornetΓie'".
36.
18 ΚΕΦ. ΟΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
h'":.tτ' -:α "'χ:χ-:α
τα•. α:τό ΊΤ:ολλές σ•.C,,στ.,χσc,.χέc
ή-:αν:
(ίί) Η
των ε:μ.--.οραών τ:iξε:ων γι:χ αι!ξΎjσΎj των ,);.ολο-
αvτlληψη γι::t τον κfJσμο κ::tι -:ο ε:vδι:::ι:rιέρον γ•.α την
της χίvηστ;ς χαι της μεταβολής.
Κ:χτά. την Α,,:χγέ,,νΎiσΎi, αλλΥ. χα~ :τολ,~ αργότερα, θεωρούσα,, το ρολόι ως -:ο
Έ-:σ~ από τη vσα,οu,χο,χα
37.
0.10 Τα. Σύγχρονα.Μα.θημα.τικά..
11.:1.
'-Jicola.ιιs(J 623-1708)
'
.Jnα~;Jes Τ ϊωιtηs Τ
(163-1-17()3) (1662-1ϊ16)
.liωl;ιnslll Uωιί(;!l
(169,J-1726) (ΙϊΟU-1782)
.Jean ΠΙ Daniel ΙΙ
(1746-1807) (17.Jl-1834)
.Jean (;usιaνe
(1811-1863)
(1782-lSG:3)
19
,Jr,uιll
(1710-1790)
Jnι:φJes ΤΤ
(1710-1789)
Σχήμ:ι 0.3. Το ουωγε:νιαχ(; δέν-:pο -:ων l3t-ω1onlli
... () EHLER.
Ο Leonard Euler (1707-liS:)
f,λων ~r.,ν
όλη σχε:δόv τη Y.:XLτο,) Rε:-
38.
20 ΚΕΦ. ΟΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
θεωpί:::ι: σvν:::ι:ρ-:i1σε:ων, ενώ με -:ο Λfα:lιαrιίq'ιtc
::pοσ:::Χθε~α να τεθεί η ::Ιηzανυοj rπ σο,3,:ψ~
της ε:;τοχ~ς εκείνης ο οa.οίος π:pοώθησε: -:ην
r.ιθανό-:ητες .
.llαθη-:~ς της ~r:ole
Augnstin-Luis C::ιuchy (1789-
Y.:XL τη
39.
0.10 Τα. Σύγχρονα.Μα.θημα.τικά.. 21
λλλοι γνωσ--:οί :::ο~:ύ(DοιτrJι πκ Ecolc Γolvtc·,:-lωωuc ή--:αν ο Siιneon Pois-
son (1781-Ί840) χ:χι ο Josepl1°F'ourieι·
.,. Ο (:Aι:ss.
p:iσ--:::ω"Yj --:ων μιγαδ•.κϊ>,,
:::ο-:ύ --:ους Ca:-:;par χα•. η
τ:.λi1 ;-τεpιοδιχύ--:Ύjτ:χ των ελλε•.;-ττυ<ών σ1Ν:φ--:~σεωγ κο1J :χν:χχο•.νG'/::Ιηκε :χκύ --:ον
Ν. Η. Abel (1802-1829) χα.ι Ύi 1J:ο,:αpξη -:ων :_ι1ι-Ε1Jχλεlδειων
οηυ.οσ,eυτ,,κe α.r:6 τους Nikolai Ivanovi(:lι Lol>aclιevski χα~
:χκύφοιτος
40.
22 ΚΕΦ. ΟΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
της Eωlc· ΓolYtcc·l1inquc· 11:01Jαvέ11:-:1Jξε -:ηv ΠpυβολιχΥ: Γεωμετpία. ΛΙια σεψ:Χ
αr.ό μαθηματιχο·Jς Gergonne 1 Brianclιon, Clιasles, Plucker 1 Steiner,
Bolzano, Β. ο ,ι1 ν Π?:.ίγ1.1., ot
μοια. :τpο1'3λήμα-:α με :χ·;τ6: -:ο•; G.-ιη~~-
.... (_) lυ"ς ;ΙΩΝΑΣ ΚΑΙ 0Ι ΣΥΓΧΡΩΝΕΣ Τ ΑΣΕΙΣ.
α,,οL)ζ;:(Jς, -:αJτόχpονα δε
με: τον (ia.ιιss χα•. το,,
αιC)να
Ε.
μία
α1π!1 ocασc·c,cco,"'"-
41.
~ 0.10 Τα.Σύγχρονα. Μα.θημα.τικά.. 23
Θεμέλ•.α -:ων ΛΙαΘημ:::ι:τιχών, με έμι;:::ι:σf: σ-:ι::: ,:::ίασιχές έννοιες των :::ι:pιθμG')ν χα•.
του συνεχο,~ς. Το 1S72. η y·Jση τω,, ::pαγματιχών αριθμών
"ι-γ~-Γι r·-ι-·.~/i r~·-·- -, ..', ...,
R.iι~hard Dcdι)kincl
ιων Σ,Jν·..ψ, f/Jt:ων •..(,ιιJ .uν γι:lι:η;l,ιcι::;::; X·..(L Ιj
αριθμών με τ~ς -:ομές του Dι-,(lekinίl, :n:αpέ:1,ε~ναν -:α
της λ,,:iλυσης.
σJ,,εισ'?rψές σ-:α
μ::ηιχοί: Hanιilton, W. R.
Κιιιηιηer, Ε. (1810-1898)
Kroιιecket', L. (1S2:J-1S91).
ϊι.λλη μεγϊ(λη φυσιογνωμί::t στ::t
Ομάδων βpfιχαν στους
τους ά:ξιους σvνεzιστέ:::
Το 1S72 ο KlPin στο εναpκ-:f1pιο μά:θη:_ια του. ε::ικεντpώθηκε σ-:η
της έννο~ας -:ης ομάδ::tς γι::t -:α μαθημα-:ιχά. Ζ.:το μάθημ::t αυ-:(;.
"11'o0Yoαucu.α ':Ου Ερλ:iγκεν (Erlangι)n progran1)11 ο Klcin
σ(;τεpοι μ:1Θημ:1τυωί. του (i;-ι.nss μη-εξαφουμέ,,οJ.
έννο•.α του ενεστω-:ιχοϊι ::tτ:εlpou, ::αοδεzόμενοι μόνον :χ~ηήν του
ατ:εlpο1J5
~ 0.11 Μαθηματικά.και Υτιολογιστές. 33
.'"-απυ~'. ΧΟL',ωνα' α' .Lα X'L :1 ετ:'1'ι-α-
χοινωνlες ε:ίναι -:εp:iστια. Γι:χ ν':J.. γίνει
εlναL :χνάγχ'J να γίνεL μία
γοϊJμε:νες jjιομ'Jχανιχές ε1ταναστ:iσε:ις .
.... Η ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ llETA ΤΗΝ
ΠΤΧ)'Τ'U RT(}'IU"'.1"''TT(U f"'Π.1"''.1)T.1>U.
τ:ολ(; χόσμο, τ:έp'::Ι.. α:τό το1)ς 1);.ε:p-ε:ιδαο1)ς,
·J.ΛΛV. χv.ι ο .r 1
αναδρομή σ-:ις :τpοη-
μ:i~α τ:ο~, δι)σχολα
52.
34 ΚΕΦ. ΟΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
.,,_ΙΙ .Δ..ΚΥΤΕΡΗ DIOIIHXANIKH ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ:
ΙΙ I'IETADIO:[HXA:'IKH ΕΠΟΧΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ
ί,γ~α-:p6ς)) έχοJ,, ,,:ι. μειώvο,,τα.ι μέ-
ΧΡ'· γ:ι. ε:ξ,α?:χνισ-:ο(;,, τελείως. Το σι)σ-:ημ:χ να ε:ξ,α?:χνισ-:ε:ί,
τη δε έvcι. ε:pγοστάσιυ με εpγ&-:ες
αν-:ίληψη -:ης :τα.p:χγωγf1ς χα.ι με α::οψασιστ~χές
-:Ύjς χοιvω,,ί:ι.ς, Γ)::ι. ε:ί,,:χι μί:χ γ•.γαντ•.αί:χ ανά-
γκη ε:Jτ•.μύpψωσης του σε υa.ολογισ-:ιχ& σ1Jσ-:i1μ:::ι:τ:ι.. Π&ν-:ως οι τελιχές
ε:n:~:ττώσεις χ:χι ο -:·Jr.oς -:ης χοιvω,,ία.ς r.0 1J θα δι:χ:_ιορψωθεί στην ε::οχή της
φαlνετα•. ;:ε:ρωσότεpο
~ 1.4 Σύνολα..65
ή εντασιαχ:f1 r:pοσέγγιση στην
6:pχισε με τη Ωουλει:i του
Ft'C)'!;Cχαι χοριηϊ/Jηχε με δεν είχε τόση σχέση όση
της αa.οδίδε--:α•. με --:Υ1 <(γεωμετριχf1)) συνολοθεωρί:::ι: το1J c:nntor·
1.4.2 Ορtσμός. (i) λ ς;; Β <=> F Α ::::;--.ι· F Β].
~ηλ:::ι:δ~ το ..-είναι vποσιJνολο το') R αν χ6:Οε στοιχείο τΟ'J Α. είνχι χχι
στυιχεiο ω,'_; Β.
r·~.-τrtπr;ι:: Α = Η q ( 4 ς;: ιη ι (Η ς;: 4)
(ii) AnJJ ,~ {.r ε Ω, (χε .'1) • (., ε JJJ}
(iii) .4 u 1J ,~ {χ ε Ω , (., ε -4) ν (., ε JJ)}
(τομ-!1 συνόλων)
(ένωση συνόλων)
(iv) A._C:= {.ι· Ε Ω: ,ι: ε Α.} (r;·;μ:n:λ~ρωμα του Α. ως r:ρος -:ο Ω).
(ν) -4-Β,~ εΩ, ελ)Λ(χ~Β))~ΑnΒ' (Ωι:tr;,ιοpά. ή σzε-:ιχό
συμ;;λ/1pωμ:t) Y.:tL
(vi) λΔΒ ,~ (-4-Β) U (Β-..1) (συμμε-:ριχή διαψοpά.).
1.4.3 Πρόταση. Αν
Ω, τότε ισχιJοι)ν οι
πvμβολ{ζει το πιί11ολο όλων των vποπvνόλων τοu
ταvτότητες: Για όλα τα Α. R, C Ε ~?(Ω):
(ί) Α. U .4 = Α. Α. nΑ. = Α. (Αuτο8uναμ{α)
(ίί) Α U 1J = 1JU Α., Α. n 1J = 1Jn -4.(Αντψετα&ετιχότητcΥ)
(iii) (AUJJ)Ul ~AU(lJUJ'). (AΠJJ)nl·~An(lJΠl) {llροσπαψ,
στιχ,Jτητα)
(iv) Α n (R u η~ (.4 n R) u (Α n η, , u (R n r) ~ (Α u RJ n (Α u Γ)
(Ηπψεpιστιχότφ:α)
1 '''J.-ι·,~-,- ω'ιϊ.ι.ι,.,'c~ τ1;,ω) -,.,-~,,.,- -,,---,. .ι.ιω c,oιj.-.·.~ ~ιι
of ;ι f--ingl~tolι~I~nt irr;ι: ίΙΙ~ tollf'ttioιιf-. tlιαt Ιιι
84.
66 ΚΕΦ. 1ΣΥΝΟΛΑ
(v) ΛΠίΛUΒ)=.1. .lU(.lnB)=Λ {Λπ:υppόφησr;)
(vi) λuω~..ι. λnΩ~Α ΑuΩ~Ω. Αnω~ω.
(vii) λUΧ ~ 11•..nλ' ~ ω; (..')'~ .4; Ω' ~ω.ω' ~ Ω.
ΑΠΟ.}.f;:ΤΞΤΤ: Οι :.οτοδείξεις είναι ε6χολες, ωστόσο ~α (iY).
'F.σ-:ωχΕ AU(Rnη. Τότε: (.rE Α)/(.Ι'Ε (RΠΓ)). ΧΕ Α
τό--;ε ;-τprηανώς (χ Ε Λ U Β) X::tt (χ Ε .1 U Γ) .ι Ε (Λ U Β) Π (.1 U Γ)
λν -:ο J; Ε (Β n Γ) τότε (.ι· Ε Β) και (.ι· Ε ι Ε (Α.. U Β) χα~
χ ε η (-::σι .r ε (Α. U lJ) n (.4 υ 1'). ~ηλαδ/1 δείΞε~ (;τι:
..!u (Π n ΓΙ ς; (..! u ΠΙ n (.. u ΓΙ
Ascωτot,c;,ωc. έσ-:ω .Ι" ε (A.uR) n (A.u ϊ). -:ό-:ε: -:ο .r ε Α U R) χαι χε (Α U ϊ)
χ Ε 1' θα
(Α U RI n
Ε Β) χα•. (:ι· Ε .1) / (:ι· Ε Γ). Εστω Ε Λ) 1 (χ Ε
Α.. -:ότε ,ι: Ε" Α U (Β n Γ) αν δε .ι· '{/- χ Ε" Β χα~
ό-:ι .r ε 13n 1' χαι εr:ομέ,,ως .r ε Α.. U (13 n Ω'Jλαδ-!1 .
U ς Α U (R n Γ). 'Ετσι
..ι u (Π n Γ) ~ (..! u Π) n (..u Γ).
Ομοίως χ::ιι για την
..!n(ΠuΓ)
Α n(RU rJ~ (.4 n RIU (An r).
ότ~ είναι γνωστό ό-:ι αν φ1 (.ι'). ψ::{ι:) χα~ 'p;,.(,ι:) είναι
[•,1(.,·)Λ ψ2(Λ)] V
V[φ1(xl Λ φ,(Γ)]
,~(χε Ω 1
{Λ ε Ω ι ,,, (χ)) n (χε Ω ι ,,,(,) V ,ψ,))
{.,· Ε Ω [ ,1(,(j Λ [ψ,(χ) V ,;;(xl]}
{., ε Ω Ι [, 1 (.,) ν ψ2 (.,;)] ν [ψ1 (.,;) Λ φ,(χ)])
(.4 n RJu (Α n rJ
...ληλαδf1A.Π(lJU1')=(A.ΠlJ)UlA.n1'). --ιι
85.
~ 1.4 Σύνολα..
άλλα•.ποσι)vολα του Ω.
υ;:οσ1Jνόλων. Έ-:σ~ αν Θεωρήσουμε την
τα αr:ο-:ε:λέσματα (βλ. llpό-::ωη ως
.-.ο~, λέγε:-::χι ά.λγεβpα ':ου Boolc χαι η ωωlα
μη-σ-:οιzε:ιαχfJ τpϊηω fJλα τα υ.-.οσ1)νολα -:ov Ω. λς
1.4.5 Παράδειγμα. Εσ-:ω Α.,Β Ε /Υ(Ω). Αν
ώστε: Α. U Χ = 1JU Χ χαι .4 n Χ = JJ n Χ τό-:ε: Α. =
ως
Α.ΠΟ.}.1':ΤΞΤΤ:
Α An(AU ~An(HuX)
(ΛnB)U
(AnB)U(B
nn(A..uλ)
Rn(RUX)~R
67
ιu χ:.:ι:6υί·,•.χι) oVvuλu
~ 1.5 ΗΕννοια. της Συνα.pτήσε:ως. 73
:χν Γ; = { (α , bι ). (α;. /ι2) · · · (α , lι,,)} i = 1. 2
εί,,:χι -:ο
#μχΒ) #(Γ1 UΓ2 U ··· UΓ,,,)
η+ η + ·· · + rι = ιrι · η
#(..)·#(Β). -il
yινύμενο. δεν έχει υ'Jτε τη σ,'.ψμε:τpιχή. o'J-
Απο..l~ΙΞΙΙ: (lΙε αντι;:αράδειγμα). Έσ-:ω Α = {1}, Β = {1}, Γ = {2}
,όcε 1J χ 1' ,' 1· χ 11 χα, .4 χ 11 ~ {(1,1)} χαc (.4 χ 11) χ 1' ~ {((1.1),2)}
R χ r~ {(Ι.21) χα•. Αχ (R χ r) ~ {(1.(1,2)1) αλλόι. (1, 1) # 1. -il
Στη συνέχε:ι:χ Ο:χ δϊ>σο~ψε: -:ον (ψωμό -:Ύjς έ,,νοι:χς της σzέσης.
1.5. 7 Ορισμός. "Τι:χ διμελής σχέση α~ό το σϊινολο Α στο σ1)νολο R
εlνα•. ένα -:ov .1 χ Β . ...1.Ύjλ::tδi1 R είν::tι
-:ο ..-.σ-:ο D α.,,ν R ς;; Α. χ Β. Γ pάyο·ψε: r;•;,,f1Θως
(ii) Το πεδιο οι,ισμοt) της σχέσης R οpίζε-:::tι ως εξής:
1lon1(R) ,~ {α Ε Α, (ΞJΙ, Ε R)[(α.11) Ε R]}
ωη(Π) ,~ (b Ε Β, (Ξ3α Ε .ί)[(α.b) Ε Π]}
(iii) 11ανsίστρο9η σχέση της Η οplζε:τα~ ως εξής:
π-' ,~((Ι,,ο) ε Β χ .4, (α.Ι,) ε Π)
Γα ε= A)[(rι,b) F Ι{]}
Ωστόσο εδι::Ο Θα ::ιχολο·,fJο,Jμε την χοιν'Υj
92.
74 ΚΕΦ. 1ΣΥΝΟΛΑ
( ίν-) Η ταu-:οτική ή διαγώνιο,:; σχέση επί -:ου Λ οptζετα~ ως εζf1:;:
'itl,1:= {(ιι,ιι) : α Ε Λ } ς; Λ χ ι1
την ταυ-:οτική σχέση εr.l -:01J Α. μ:r~:οpούμε ν::ι: -:y;ν εχypάσουμε και :.1ε -:7:βοήθε~α
του «οέλ-:::ι: -:ου Kroneι:kι-,n δηλ.
{ 1 ~v α = !ι
δ,.1, := l Ο ::,:,; α-/- l)
1.G.8 Παράδειγμα. 'Εσ-:ω Α. - [J - ί(J, 1], τό-:ε ο~ σχέσεις < , > χ::.ι.ι -, έχοvν
τη γεωμετι:ιχfι ::::φάσ:αση του Lχήμα:ος 1.4
,~<Υ >,,
+
χ>Υ
Σχήμα 1.4. Γεωμετpιχ+ι Παράσταση -:ων σχέσεων- <. > χα~=
'Οταν έχο'J!-{Ε μια δ~μελή σχέση ε:ιι:t ενός r.ε:-:ερασμένου συνόλου Χ
{χ 1, x:,i 1 • • • χ-,1 } τό:ε uπάpχε~, ένας (1:ωυδαίος :ρ/ι:ως yp::iηιχής ανα:ταρiσ-:1,η;ς
της σχέσης. Πρv'ι:::ι: τ:αρ~σ:άνουμε τα σημεια του Χ με σημεία :συ ε;ιι:-:έδοΙJ.
Λν μεταξύ των σημείων χ.; Υ.::ιι ισχϊιει η σχέση fl , δηλαδή αν (xi,:ιΛ Ε Π
τό-:ε σχεδι&:ζο·ψε έν::ι: 1'3έλος -:ο χ;. στο Xj . Αν τότε σχεl'>Lάζο·ψε
ένα ~ρόγχο γϊφw α;:ό το ;η ::Ιε τον τρόπο ,::~:υ-:ό χα-::ι:σχε·16:.ζο·ψε ένα προ-
σ:.ινα-:ολισμένο για -:η σχέση R. Αν το γp:Υηημ6:. μας Ωεν έχεL ού-:ε
,:5έλr,, ο(ηε βρόγχους. η ::tντ(στοιχη σχέση λέyε:-:::tι κενή σχέση. "F,τσι :χν
Χ= {χ, , χ2 , χ;~.η} έχουμε:
1.5 Η Εννοια.της Συνα.pτήσε:ως. 87
Το σGvολο των :ι.π:ό -:ο σGvολο •1 στο σ(ιvολο Β Ει:ι. -:ο σvμ-
,3ολίζο1J:1,ε §(Α..,Β) χ:ι.ι με Βλ. δηλαδ·~:
ii'(A. πJ Ξ π4 ,~ υ ι ι, ..ι ~ πJ.
Αξίζει ,,:ι. σημειωθεl ότι αν Α. -1-ω τό-:ε (,}/!.= ~ χα.ι α.·;τό για-:ί δεν
_λ:.-.: ,~ν .. ~Ω:., -·r..::,,._,..ν ,.:
αν Ο = 0 -:ό-:ε: Α. Ω = 1 = χα•.
δι:ι.διχασlες ;-τ:ι.p:ι.γωγi1ς νέων συνόλων-
• 1. Η διαδικασία ή τελε:σ":ής του δυναμοσυνόλου. :?(,)
• 2. Η διαδικασ[α σχηματισμού του και;:":ε:σιανού γινομένου Α. χ R,
δύο αυθαφέτων συνόλων . ι Β, και,
• 3. Η διαδικασία σχηματισμού του εκθετικού συνόλου ΒΑ, δt)ο
συνόλων .--ι D.
Ο αξιωματιχός των φι&5ν αuτών διαδιχασι6)ν. ουσιαστιχά χα9ο
των Συvόλων.
1.5.18 Ορισμός. Έσ-:ω Α. χ Β -:ο δi_'Jo r;•;νόλωv. Τό-:ε
ορίζο:.ψ.ε τις συναρτήσεις προβολές ως εξής:
A.xlJ Α.
(α; b) Jιι (α. b) := α χα~
: Α. χ R -------. R
(ιι,/J) ;;:2(0,lJ):=lJ
90 ΚΕΦ. 1ΣΥΝΟΛΑ
έ:n:ετα~ ότι
Γ1 [11nYJ] ~ Γ1 [ri] nΓ1 [r,'] ~
Ομοίως J[X1 - Χ2];;, J[X1]- .f(X2] καc J[X1 - Χ,] c; f[X,].
1.5.21 Παράδε~γμα. Έσ-:ω f :Α..--------> Β :_ιία r;•;,,-!ιρ-:ηση και Χ ς;; Α.., Υ ς;; Π.
(ί) I[J- 1 [Υ]] ς;; Υ. Το lσον ισχύει ανν Τί f εlνα~ ε::ί.
(ii) f- 1 [f[X]] :2Χ. Το lσον ισχύει ανν Τί f εlνα~ 1-1.
Ασκήσεις. 1. :_fα χ:::ι:τ::ωχευαστο(ιν αν-:ικαρ:::ι:δεlγμα-::::ι:. τ:011 γχ :::ι:τ:οδειχν,)οvν
ότ~ οι ισό-:ητες στ~ς (i) και (ii) εlνα~ δυνα-:όν να μην ιr;χ,~01Jν.
109.
~ 1.5 ΗΕννοια. της Συναρτήσεως.
2. (i) λν ..f Ε Β 4 χαι .GΕ c;R χα•. οι .f Υ.:::ι:ι μ εlνα•. 1-1
και εr.ί), -:ό-:ε χα~ η σϊ;νf-Jεr;η g O j" Θ:::ι: εί,,:::ι:ι 1-1 (αν-:ίσ-:οιzα,
91
εa.ί η 1-1
χαι ε:τί).
(ii) Αν η είναι 1-1 -:ό-:ε χα~ η f εlνα~ 1-1 χαι αν η 9 "f ε;:ί -:ό-:ε χα~
η g εί,,:.ιι .lη r;το~χειαχός ορισμός -:ων εννο~ών -:ης αμcρlppι1_;;ης. έvpιψης
χαι ετ:ίpp•.1~ης.
3. (ί) Η Ι: .--i-----+ R είν:::ι:ι 1-1 χαι ετ:ί αν υ:π:άpzε•. .rJ: R-----+ Α, -:έ-:υια ώστε.
Ι C _q= idH Y.Y:L _qο .f = 'ίιl,ι
(ii) :.Ιι:::ι: σ'Jν?φ-:ηση j": Λ ----, Β είναι 1 - 1 :::ι:ν
(iiί) ::Ιια συνάρτηση .f :Α.. ---+ Β εί,,:χι εr.ί αν.
4. λν Ι... ΙΗ εlνα•. οι
(ii) Ι1πΗ=Ι.1·ΙΗ
(iii) Ι,ι, = 1 - Τ.,ι
(ίν) ...tn R = 0 =?" T.-ιuJJ = (ι + r1J
(v) (ιuJJ = Ι.1 + JJJ- Ι,ιπJJ
(vi) l,1 ΔΗ~ (1,4 - ln) 2
.1 χα•. Β -:ϊηε να
5. Λ-Ιε -:η χρ~ση ":O'J συμβολιπ:.ωϊ; nA:= υι f: Α---+ Β} να δειz-:ο·J,,:
(ί) Αν BnC = ω τότε A_flU(~ '""A_fl χ .4.(:όr.01J Α. ,".,Β r;·;μι'3ολlζει ότι 1J:π:ϊφzε~
μεταξ,'; τω,, Α. lJ μία 1 - 1 χαι εr.ί r;J,;:ίρ-:ηπη.
(ii) ) μ.n)(''"" A_flx(:' χαι
(ίίίJ (Α. χ nγ-: "".4.Γ' χ nΓ'
6. Να δcczτci όcc (.f ·ιι) Β ~ f (ιι I Β)
110.
92 ΚΕΦ. 1ΣΥΝΟΛΑ
Σχήμα 1.12. Το σύμβολο του α::είρου ~oc», ως μία πεr.ερασ:.ιένη τ,:ι~νtα του
λ'iδl)ίιιs. Ηαρ' 6λο r.ου η -:αινί:χ εlνα~ :::ε:τερασμένr,, το ,ιταξίδι» μπομt να
σ:;νεχίζεται ε:::' ,::Χ;ι;εφο .
1.6 Το Πεπερασμένο και το Άπειρο.
((infinit,ιιnι ,κtu ηοη ιlntuι-.6»
Οι ένvοιε;; -:o•J r.ε:::ερασμένου κα~ του αr.εi_ρου, εlναι θεμελι::αές γι:χ όλα
τα nύγχρονα μ-:χθημα:ικά χαι α7tοτελούν :η μό,;ψη :::ηγ~ :::::φαΜξων χαι δια
φωνιών. Α;; Οεωρ:f1σουμε τη σεφά του J..cil>t1ίz: 1 - t + ~ + t + f.
Παρατηρούμε ότ•. α:τfJ :fιΙ ::φιστερ~ πλευρά: έχουμε μία ά:τειρη σειρ:i ενώ πό
την :iλλη έναν χαθrηισμένο τ.ραyμα:ιχό cψ.θμό. Το ίδιο συμ~αίνει με χάθε
άρρητο :φ:ιγματικό αpιθ:J.ό. Ο:::ως όμως θεωρούμε νόμψη :ην ,Jπαρξη :ων
r.ραγμ,:χ-:ιχών αριθμών r. χαι ~, έτσι θα θεωρο:;σ:ιμε 6τι εlναι νόμιμη η θεώρηση
ως μί:χς -::ελειωμένης
δ•.αχpίvει δύο -::t)πους το uεν δυv6:μει
ά.r.εφο» χ:ιι το ·~τελειωμένο &:r.εφωι, χαt σχεδόν όλη η :χ;::χ:ιι6-
τη-:::ι μέχFι Υ.:tι -::ον (:;-ιnss Υ.:tι -::ους δι:χισθητtχο1';ς ;-:ίστεJ:ιν σ-::ην εν δυνάμει
έννοια του :>:πείρου χ:χι ;τοτέ σ-::"'ιν στ:χτtχfι-ενεστωτ•.χ/1. Ο;τως έχουμε f,δ"'ι αν:χ
ψέpει ο σ1Jμβολισμ6:; Nn = {Ο, 1, 2, · ·} !J:τ:οδηλt)νε:ι ε:νεσ-::ω-::ιχό :iπε:φο, ε:ν<il
ο ,((), 1;2, . ,1, θ:χ μ~οροJσε να σ ;μ;3ολt:ει δ'.Jναμ•χο α~ε:ιρο Ομοtα η yρ:ιψη
1 - _1_-'- _1_-'- _1_-'- · · · = -.".'1 έμ:,εσ,. εη?άζει ένα δuνψ.Υ.6 ά,εφο άθροισμα εν<f,- ;3 ",) . 7 '
~,.Δε-., v.:ά(zε~ ε'ιειΓ::ωη:~6
' Θα t1J"ιJ,βολίζου--lε το σJνολο με Ν ενώ -:ο {υ, 1, 2. · ·}με ω f, με Νο
111.
~ 1.6 ΤοΠετιεpα.σμένο κα.ι το Άπειρο. 93
1 ,, 'Ί, ~ -ι-,·-,.:,.- 1·: · -·---·- '--,---,---· 'Ji-:σι ·1 ···-- __: .. _
,,εξlσωσψ, στην 01Jσί:::ι: εμκεpιέzει χ:::ι:ι -:ηv ι<εvvοιολογιχi1 εξίσωσΎj>J
Elvα•. φαvεpfJ fJτ•. η ΕιεώpΎjσΎj του Ν ως εvεσ-:ωτιχi1:;: :iκεφης ολfJητ:;ι:ς εμr;η-
και -:ο εvεσ-:ωτιχό 6:::ειpο, συvδέον-:::tι χαι χ:::ι:τ::t-
116 ΚΕΦ. 1ΣΥΝΟΛΑ
(i1:) =} (1:): Η συνϊφ-:φ'Υj J : Χ --------,.Υ,
lU 1) Χ .v.:.ι;ι
(' = Ε : 1/ Ε
(lν) v..:.ί:pzιοι tν:ι.
Αν -:ώρα ορίσο1J:1,ε τη σ1Jνάp-:ΎjΟΎj
g: γ
1·
q ι
ι
'(--.f~y
το ζη-:οϊJ:1nο. --10
αcροl! η 1J7cαpξη της συνάρτησης g στην ουσία είναι
του συν6λοJ ε:;:.ιλογ-f1ς ('. --11
l.:τη σJ,,έχεια Θα Οιατυ:τώσο:.ψ.ε την
ρε:-:ιχϊ( zρi1σιμε:ς :τpοτ:iσε:ις. Πpu')-::x όμως
του Α(~ με χά;-:οιες εξαι-
F.να μει;:ικά. διατεταγμένο σύνολο
611:01J Χ i- (ι) είναι ένα μΥj-Υ.ενύ
σχέση διατάξεως ε:τί του Χ, δΎjλαδf1 :
(Vx εΧ)[.,· <:
(Χ, ::ς) εlνα•. ένα
X::tt :c;εlνα•. μ•.α
(Ι'v!Δl)
(Ι'v!Δ2) (Vx ε X)(V:,1ε X)(Vz ε Χ)[(, <:11)Λ (y <: => <:z)]
(Ι'v!Δ3) (Vx Ε X)(V:q Ε Χ)[(., <:11)Λ (.q<:.,)=,(χ~ 11)]
λv 6λα τα δηλαδή αν για χ&Θε :.ι. .1JΕ Χ
διατεταγμένο σύνολο.
::οω-:ελεl ένα μ.δ.σ.,
(ii) Αν Χ cj=-0 -:ό-:ε: το (Ή.χ.:::;) ε:ί,,:.:ι ένα μ.δ.σ. ό.--.ο~, η σχέσΥj :::;ορίζε:-::>:ι ως
.f <:iJ"' (Vx Ε X)[.f(x) <:g(.,·)]. .f,il Ε Η".
135.
~ 1.8 Συμτιληρώμα.τα.κα.ι Ασκήσεις.
1.8.8 Ορισμός. (i) Ev::t
ή πρώτο στοιχείο
(ii) Το
Ωε,, ::pοr,γεί-:αι του .rυ δηλαδf1 αν:
(,ΞJ.r F λ)[.r:::;
117
F λ)[.ι; s; .Τ() ==?".r =
.λυϊΧά. -:ο F λ λέγεται μέγιστο (ή τελευταίο) στοιχείο του (λ, :::;)
αν (χο Ε Χ) Λ (VxΕ Χ)[<(:::; Γυ].
Το αν δεν ·πάρχει ,ι: Ε Χ -:έ-:οιο
ώσ-:ε :::;χ Υ.:tι .ι; #
(iii) 1α
χ/1
(V.rΕ λ)[.rυ:::; .ι; ==?".ι; = .ru].
-:ο 0 είν:tt το
ού-:ε ελάχιπτ::t. ο·Jτε μέγιστα αλλά. 01~-:ε
((Τις μέpες α'Jτέςο iyyελος της Τοπο
λογίας χαι ο ιJιάβολος
Αλ yεβσας, μάχονται yια
Οενός σ•ηχεχριμένου
Ffr:πnrι:rιrι. ΠΊ::ι;l
Κεφάλαιο 2
ΑΠΟ ΤΗ ΓΕΩwΙΕΤΡΙΑ ΣΤΗΝ
ΆΛΓΕΒΡΑ:
Μια Εισαγωγή στη Γεωμετρία
Μετασχηματισμών.
2.1 Γεωμετpία και Συνθετική Σκέψη.
ocα,coα·ruαπ•;tJω,c -::η β:χσιχή Θεωρία των Γεωμετpι-
_,1ecαο•π,,,α,•,σu,ω•, ή εtνα~ Ωι:χ7οpε:-::ιχ& γ,,ωσ-::-!1 . -::η l'εωμετpία της
α~ό Μο σΥ.ΟJτ•.ές: --:Ύj συνθετ~κή χ:χι την αναλυτική.
O
A
B B'
A'
C
C'
§ 2.2Συvθετιχή Γεωμετpία. Μετα.σχημα.τισμών 143
Σχήμα 2.5. Μετασχr;μα-;ισμός τοl) Δ(Α R(ι') στο Δ(Α' R'C' ).
(:,) Αν r ιf. Ε, τό-;ε -;ο Ρ' = Μ( Ρ) εi.να•. το σημείο αείνο του ε;ιι,-έδου,
,-ov χ:iνε•. -:ην εvθεί:χ ε μεσοχάθεω -;ου εvθ6γpαμμου -:μf,μα-:ος
ΡΡ' .
(ii) Ομοlως, :χν () Ε ιf, τό-;ε ο με-::χσχημ::ιησμ6::;: Μ : ιf -> {: θα λέγετα•.
συμμετρία ως προς κέντρο το Ο ( ή μισf, σ-:ροφf, ) βλ. Σχήμα 2.ϊ αν-
(α) Αν Ρ = Ο , -:6τε Μ(Ρ) = Ρ, δηλαδ·ή -:ο Ο εί1;:χι ,,-τ:χθερό f, -;ι.v:χλ-
λοtωτο σημείο του μεταπχr;μα-:ισμού χ:χι
([}) Λν Γ f:.Ο, τύ-;ε -;ο () εlνα•. το μέσο του ΡΓ', 6τ.υυ Ρ' =Μ(Γ) .
Σvμ;Jολ•.χ:i Ο:χ γράφουμε αvτι Μ, ff 0 . R:~:ίσης, αξίζει να σημειωΟεί ό-;ι
r, συμμετρί::ι ως τ:pος -;ο Ο. τ::ω-;ί~ε-;αι με ένα μετασχΎjμα-:ισμϊι στporprjς
κατ,i 180". :χπ:' όπ:ου χ::.ι.ι τ; ισοδ·Jν:χ~.1τ; ονο~.1ασlα: :.1ε-:ασχημ::.ι.τ~σμός μισής
σ-;ροφf,;:;.
2.2.4 Οpιπμός. t-Λι.α ι.σομετpια είναι ένας μετααχΥjμα-:ισμ(Jς .Μ :του δ~α-:ηι:εί
τ~ς α~οσ-;:iσε•,::;: των σημείων, δΎjλ::ιΟi1 αν Λ' = Μ(Λ) χ::ιι Β' = Μ(Β), -;ότε
IADI= ΙΑ'DΊ
:!.:!.5 Θει.'ψημα.. Οι μεrασχημαrιι1μη/ συμμεrplας είναι ισομεrρiες.
B
A
Γ=RA,60(B)
(ε1)
(ε2)
(ε3)
(ε'2)
2.2 Συνθετική Γεωμετρία.Μετα.σχημα.τισμών 149
ισό:τλε:υpο. Ομοlως Χα•. με --:Ύj δε:1)τε:pΎj λGση. Πϊηε: 1JΊ1:άpχε:•. μι:::ι: λίιση Χα•.
:τότε χ:::ι::_ιί:::ι:;
2. (α) .λοΙΊέν-:ων
στεί έ,,:ι..
βλ. ~Χf1μα 2.14.
-:plγω,,ο, r:ου να έχει μι:ι.. :ωpυψf. σε χάθε ευr:ιεlα
(;3-)Το ίδιο :τpό;3λημα, με τη
Αt)ση.
(α) F.:τιλέγο~ψε: ένα :ι..~,ΓJ:ι..ίpε:--:ο σ"Υjμεlο ..-ε.--.ί --:ης
Σχήμα 2.14.
(;3) Η λύση είναι :ι..νάλογη της (α) και ανάλογα με τη ΙΊέση τω,, κϊJΧλων
έχουμε 0.2 ή 4 λGσεις.
A A'
B B'
ΓΓ'
ε
2.2 Συνθετική Γεωμετρία. Μετα.σχημα.τισμών
(β) Τα. Δ( 4.RΓ) κ·:.tί,
Παίρνουμε μια
Σχήμα 2.22.
157
Το 11:ω τ:ϊ(νω β-:::ω•.χό θει~pημα αλλΥ. χαι το γεγονός ό--;ι όλο•. οι βασιχοl
σ•->•δοοωμ,ο•,ς μιας,
τptG')ν αν:::ι:χλΥ.σεων. μτ:οpο(ιμε ν:::ι: ~pο'Jμε fJλες τις δ~;να--;ές μοprιές ισομε--;ριών:
176.
158 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
(ί) ::Ιι:::ι: ::tν:iχλαση ως 11:po:::--;Ύjν εvθεί:::ι: ε.
(ii) ~'Jo αναχλά:σεις Υ.:::ι:ι οι ά:ξονες ε1 Κ::tt Ξ~ να είναι τ:.αpάλληλο•..
(iii) Δ(,ο :χνακλάσε:ις κ::tt οι άξο,,ε:ς ΞΊ χα•. να μη,, είν::tt :τ:::φ:iλλr/οι.
(ίν) Τpε•.ς :1,,::οcλϊωεις κ::tt όλοι οι --:pεις ,::Χξονε:ς γ:ι. είν::tt ;.::φ::Χλληλοι.
(v) Τρεις :χνακλάσε:ις κ::tt όλοι οι :iξονες δ•.έpχον--:αι ::ο~:ό -:ο ίδιο σΎjμεlο.
(vi) Τρεις α,,:;ι:χλάσεις χαι οι άξονες ,,:;ι: μην εtναι Μωι :τ::.φ:iλληλοι ή να Ωιέp-
γι,:1
2.2.20 Θεώρημα. 'Rστω ι)τι οι
SΈ2 ,.5'Ξ 1 = Ro.20
ει::ίσr;ς 5,~1°S',-1 = Ro,-2(j
ΑΠΟ..l~ΙΞΙΙ:
μισή στροφή ή χεντpιχ-11 συμμετρία,
-il
μια α:viχλα-
(ii) Α v οι ε•JΟείες διέρχοντχι απ:ιJ το ίδιο
fJε{ε:ς) τότε r;S',-:3u8c1 ".)'c1 είναι μια ανάχλασr;
ΑΠΟ..l~ΙΞΙΙ:
(ί) 'Εστω ε1Jθεία Ξ·1
164 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
Εχτ6::: :ι.π:ύ -:ην έννοι:::ι: της διε'JΘvνσf::: Ει::t θέλαμε γχ
του Ο ως :τpος την ::
με: μ•.α κλειστή ημιευθεtα ~ -::ι.:n:λϊι. ημιευθεtα. Το
χοpυ,t•ι/ ·ιΊ αpχ;ί, ϊ1 δε: ε:ί./Jε:ία φορέας. 'ΙCστω τώ~:ι η
Χ;;::; Υ Χ, Υ Ε ε χα~ τα. Χ, Υ βpίσχο,,τα.ι ::pος το ίδιο μέρος του Ο
χλiσεις
pιτ-:C:)ν χα.ι αρ-:ίων ισομετpιών. ιπο:1,ε-:ρlα χα.Θοpίζε-::χι :χ:n:ό -:pί:χ
μη-συνευΗεcα:ο> σημεlα χα.ι -:ις ειχόνες τους είναι ::.φχετό να Θεωp~σουμε -:ο
2.2 Συνθετική Γεωμετρία.Μετα.σχημα.τισμών 169
2.2.29 Ορισμός. Έσ--:ω G ένα μη-χε:vfJ σGvολο χα•.,
μια εσωτεpικ1ι ::pαςη. Τότε --:ο Οιαταγμέ,,ο ζε,~γος (G. *) λέγε--:αι ομάδα
(ί) Προσεταφιστική Ιδιότητα: Για κά:θε: J."••1J,z Ε G.
Χ*ι1J* =(X*.1J)*Z
(ii) Ύπαρξη ουδετέρου στοιχεlου: Υr:6:pχε:ι ένα σ-:οιχεtο Ρ Ε C -:έ-:οιο
u')σ--:ε:
= χ * (' = χ για χά:Θε: χ Ε (;
(iii) Ύ:::χpξη αντιστρόφου στοιχεlοu: Για κά:θε: χ Ε (;, πϊφχε:ι ένα σ--:οι
χε:ίο ,1·- 1 ε G τέτοω u')σ--:ε:
τ6τε: η
ομάδα.
188.
170 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
2.2.30 Παοαδε(η.ιατ:χ. (1) Οι αχέpαωι με -:Ύjν τ:pύσθεση ::η:οτελοGv
ομ&δ; (Ζ, -+
(2) ('ίl.1.1,,+) οι 6:pτωι :χχέp:χιοι με -:1ιν r.ρόσθεση.
(3) (Q·;+) οι pητοl με την :τp:iξΎj της τ:pύσθεσης.
(4) - {OJ,·) οι pητοi. ο•. διάφορο•. του μΥjδεvfJς με την 11:p:iζη του τ:.οΛλ:χ-
:τλασιασμο·J.
(5) (IR.+). (R - {Ο};·). Ομοlως με το1Jς τ:pαγμα-:ιχο,)ς.
ό-:ι :::ι:ρχετές α:τ6 τις ουωγέvειες μετασχΎjμα-:ι-
η ... ,,~ =--'--·-..-· t: 'Γ'--,.:.,..,,._,._ >JΙ:,W-'fiί'-""'' ί,~) LΛJ ,W
πέ8ου 8ηλα8!; μποισχημcπιπμώ11:
1-1
: 6' --------> 6'
μια ομάδα με ττ;v πpάξr; της σUνfiεσr;ς (ήτοι., yιvo-
(ii) Έστω .Υ το σ!Jνολο όλων των ισομετpιών. η (.Υ, ·) είvαι μια ομάιJα.
(iii) Το σUνολο όλων των μεταφο,σώv .'Υ χαι των σφοφι,)ν
ομά()q (._?U>i?.·)
σχr;μrπίζοcJν
(ίν)
Α.ΠΟ.}.1':ΤΞΤΤ:
μ7, ·) χαι οι στpοφές ως πpος στrχθε,οό χέντpο (/i'o.
r.άν-:ο-:ε. λr.ομέ,,ει ~ :n:pοσπα.φιστ~
Ε ./t τό-:ε:
172
(vi) Εί,,:.ιι ψανεp(;.--11
ΚΕΦ. 2 ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
η σι)yfJεστ; ιJUo στ,σο
. Ησ.r,~ - Ηο,ΓJι--τGJ
2.2.32 ΠόρLσμα. Οι γνήσιες χινήσεις ./ 1 (άρτιες ισομετpίες) αποτελο•)ν
λiω-1.r:ΙΞΗ; Η :.ι.'ιύδt-ι~ι1
το-:ε = ,;6:pα. Ξ,
υ ιυ γι,γυνιJ;, ι) ι•. CJ.ν .'3, μω ·J.νlJ..v.λ:.:ι:υιι
Ji;-:ίσης Υ.:ί~ε γνήσ~α κίνηση είναι χtνηση, δηλαδ/1 ισομε-:pία Y.:tL έτσι η ;-:pοσε-
ταψ.σ-:ιιοj ιδι6τη-::χ
::t',Υ =
Τέλος η
Λl1.~Η2 ε
J'o γ•.νι'Jμενο δ(ιο γνήσ•.ων χιν~σεων είναι
Ύj αν-:ίσ-:pοι;η μ•.ας γνήσ•.ας κίνησης είναι γνήσια
σημε~ώσει
μι:χ σzέση
Χ γιατί Χ = 'i(X) χα~
'""(; Χ εr:ίσης γιατt
Λf Ε G, -:ό-:ε: κ::tt Χ = Λ1 1 ("Υ) χα•. 1 Ε (i.
ιδι6τη-::::ι: ισzGει για-:ί αν ·γ = ΛΙ1 (Χ) χα•. Ζ = .ΛΙ2(Υ),
191.
~ 2.2 ΣυνθετικήΓεωμετρία. Μετα.σχημα.τισμών 173
2.2.34 Ορισμός. Η ισοδ'Jναμlας 11:01J χ:::ι:Θορlζεται α:τfJ έν:::ι: σf:μεlο
Χ ε ι<: -:α1Jτίζεται με το
GX ~ {Μ(Χ) IM ε G}
χαι ονομ:iζε-:αι G-τpοχιά του Χ ε f,'.
των σ--:pοφ,~ν ως :τpος έν:::ι:
Ο χύχλος J":01J δ~έpχε-:α.ι α:τfJ το
μι:.:ι: xl,.lo fj ιοuδιη1.1.μί1.1.ς,, ,ι) ιt
ομάδα μετασχηματισμι.>ν.
f χα.ι p:τ είναι μεταjjα-:ιχές. 11 ομάδα _yτ ι'ιμως έχει μια
Για χϊ(Οε δ~)ο σΎjμεlα Χ. Υ ,);.&:pχει ένα χαι μόνο ένα στοιzείο Λf ε
"7+ με Υ = Λf(Χ). Τέτο•.ες ομάδες ονομ&ζοντ:::ι:ι απλά μετα;,ατικές (sinιply
transitive).
Ε;:ειδή (; εtναι μια ομάδα, η cΞc ε[ναι μια σχέση ισοδυναμ[ας. Κ:iΓJε
ιδι6--:Ύjτ:::ι: --:ώρα, .--.ovσzετlζετα•. χ:::ι:ι τ:εpιγρ,:Χι;ε--:αι α.--.6 τη G, είναι
:n:ου αναψέpε-:α.ι r;ε ισοδ,~ναμα σχf1μα.τα και δ~α-:ηpείτα.ι μέσα. α.:n:fJ α.·π&.
θεώρημα ή ιδιότηsα σχεsικά με γεωμετρικά σχήμαsα, πρέπει να
αληθεύει για όλα τα G-ισοδύναμα σχήμαsα.
192.
174 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
2.2.36 Ορισμός. Έσ-:ω ((;;*)μια
(;. Α,, (Η.*) εί,,αι ομά.δα τό-:ε α1π~
χ:::ι:ι Η ένα υ.η χενύ ~ποσGvολο το1J
υ;:οομάδ~ ~ης (G, *).
Κ&θε ομά:δ:::ι: είναι έ":σ•.
τελεί-:αι αr.ό τη μονάδα -:ο•; α:n:ο-:ελεl 1_ιια υ:τοομ:iδα.
λέγον-:αι χαι τετριμμένες υποομάδες.
2.2.37 Θεώρημα. Έστω (G, *) μια ομάδα Αν Η ς;;: (;.
uποομά8α αν:
(ί) Για χά.Θε .Ι', :ι; Ε Η. χ* :ι; Ε Η και
(ii) Για χάΟε χ Ε Η. Γ I Ε Η.
το σGvολο 11:01J α:το
:χ·;τές ·ποομ6:δες
(Η. είνοιι μια
l'α (i), (ii) συνοΥίζον-::.ιι στην ακόλουθη ισοδ6,,αμη σJ,,~~χη:
2.2.38 Θεώρημα. Λν Η ε{ναι
xHJ;-l είναι μια uποομάιJα της
υπ:υομiδχ της(;, τύτε yιχ χά&ε: .ι Ε (;.
ισομοpφιχή της Η.
λ11u..1.1c:ΙΞΗ: Έσ-:ω Ύj συvά:pτηση. /: c;----+ c;.τ:011 ορίζεται ως:
f(/,) ~
11 f είναι ένας ισομοpψισμός -:ης G' σ-:ον ε:tJτό -:ης. δηλαδ/1 ισχl!ει:
:= {.1:iι.ι:- 1 ί i1 Ε 11} ε:Lναι μ~α
ότ•. = J(J/) συνετ:,::Χγε:τ::tt Τι= fι'.
1 = J:!ι'χ 1 =? fι = χ 1J:fu
193.
T
M
M
M T M-1
Σ1Σ2
Σ2'Σ1'
Σ2 = Τ (Σ1)
Σ1' = M (Σ1)
Σ2' = Μ ( Σ2 )
§ 2.2 Συνθετιχή Γεωμετpία. Μετα.σχημα.τισμών 175
Η ομάδ:χ :ι;Ηχ-1 λέyετα•. συζυγής ,;ης Η. Μια υ:τοομάδα Ν λέγε:αι χ:χνονιχή
:χ-..; Ν =!ι:Νχ-1 γι:-~ χάθε ,ι: Ε G. Γι:χ μια κ:χ-..;ονική ω:οομάδ:χ έ;(ΟJμε:
Ν:ι: =:ι;Ν
2.2.39 Πρόταση. Η ιJποομ6:δα των μεταφοpt:Ίν § είναι χανονιχή υποομάδα
τω~ι ,,fF ΧrΧ! .9'"+.
ΑnοΔ Ρ.ΙΞΗ: .Ηια Τ εtνα~ έ-..;:::t γινόμενο δ6ο αν:.tκλ6:σεων ως ;;:pος
τ:αράλληλες ε:;Οείες. Ύj ;τ::.:φ:::tλληλί:::t δι::ι.τηρείτ:::tt α:τό τις ισομε--::ρίε:; Μ, :iρα
Μ ΤΜ-1 cίv~, μ·.·:t μ:::::::υ;σp± γ·.α χάθc Δvηση ΛΙ ε ..Υ χα•. γL::t Χ±θc Τ Ε .'Υ.
Οι χ:χνον~χές !Jr.οομ6:Οες είναι σ::ο:Jδ:χίες γtα τη γεωμετρία. Η γεωμε::ρική
τους (Jημ:χ(Jί:Χ είναι η αχ(;λοljθη: Ίi.σ-:ω γι:χ :::χράΩειγμα ό:ι Ξνα γεωμετι;ιχ<'Ί
σχήμα Σι μετ:χσχημα:l~ε:αι στο Σ2 με ένα με:::χσχημ:χτ~σμό Τ ε Η, όποl) Η
εί-..;::,:ι χ::,:νονtχiι uποομάδ::ι: της .Jf. Αν τώρ:χ .:11Ε &':
( ~ - -~:
1 . ' /
j Ι ι
j ί )
~ ~"- _..,,.
Σχήμα 2.31. l'εωμε:pαή ερμηνεία ::ων κανονικών υποομάδων.
τόcε Σ~ ~ ;'vJ(Σ2) ~ Μ( Τ(Σ, ) ~ Μ ·Τ(Σ,) ~ !,Ι Τ Μ(Σ; )
Αν το Η εfνα~ κανο,;ιχή υ::οο:1άδα :ό-:ε ;ι/Τ,ιf-1 Ε Η. -11
' 1-~τσι χα-:αλήγουμε ό:ι: η γεωμετριχ+ι ιδιότη:α r:ου συνδέε::::ι:ι με: :ις χανο
':(Χές ποομά:δε;- ε['::ι,:
Αν ένα γεωμετpιχ6 σχήμα ε(ναι ειχ6να μέσω εν6ς στοιχε(ου χανονιχής ι,ποο
μάι~ας jJ 1 τιίτι· 'Ι ιr'ίιι'πητα αυτή (rου να ~:ίναι ι1ηλαl'i,J ~·ιχr)vα στοιχ~"ίου 'j ' Ε 11)
r.αpαμένει αναλλοίωτη χiτω από τους μεrασχηματισμοUς της ομi()ας .Υ. '1:-:σ•.
194.
176
ΛΙ(Σ2)
ΚΕΦ. 2 ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
x:i11:o'.O'Jάλλο'J Σ1 . η ειχ6να το1J
Ε .Υ, εξ::.οωλο·1Θεί να είναι r.αράλληλη
.... ΓΈΩ:ΙΕΤΓΙΚΕΣ ΕΝΝΩΙΕΣ :.ΙΕ λ.ΛΓΕΒΓ'ΙΚΟ'{Σ UΓ'ΟΥΣ.
2.2.40 Θεiψημα. (i) Ί;στω JJ {vοι σημείο χαι ( μω1 εuθεία τότε.
ΡΕ 1 {c} (ΙΙp8ι)2 ~ 1
(ii) Έστω f:.'.ιrι Μυ ε:,·_;Θε{ε:ς τύτε.
(ί) Γ Ε I ο, 5,(Γ) ~ Γ. Hp #
ισοδ,~ναμο με -:η σχέση.
λvτύ όμως μ:τrηεί να ::η:οδειzτεί 6τ•. είναι
(ii) Σε :_ιια αξο,,ιχ~
εtνα~ ο άξο,,ας
'F.τσι. f__l·rnαν
Hc ~ 81Hc8 1. Hr # 81
(Η,,5ι/ ~ ι. Η,,81 # ι -iα
ο~ μόνες
χα~ όλες οι
χανείς ϊηι,
χαι αναλλοίω-:ες ε·1Θείες
:τρος αυ-:(;ν εJΘείες.
ε 1-τιι. Χ:ΧL f -1-'111,9 81' -1-Ξrri έzο1J:1,ε
ΊΊ σχέση 8ιrι8(8rrι = μ:τοpεί να γpα'μ:ί χαι ως,
195.
~ 2.2 ΣυνθετικήΓεωμετρία. Μετα.σχημα.τισμών 177
μιυu:
νήσεις των ισομεφιι,Jν. Πιο r;•;γχεχpψένα έχουμε την αχόλουf:Jη αν-:ισ-:οιzία.:
Σημεlο:
ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ
'Γ
Σ,)μπ,ωσr; : Γ' Ε f
1{ αf-Jετό'cψ:α : f 1-·rn
Α.ν,:Χχλαση: Ρ' = 8p(r)
ΑΛΓΕΙJΡΑ
:-ι,
Hp
Έzοvμε αχfJμα:
(1) ( ιrι. η εί,,:χι σ1)ντpέzουσες ευΟείες {c} (5'p8τιι.5Ίι} = i
(2) Η f εί,,:χι μεσοχ:iΓJε-:ος του .--R {c} .S'p"F-l13 ,'./εH.1 = 'i
(3) Το Λ1 εί,,:χι μέσον -:oJ λl..Ι {c} 11,υllDllMll.4. = ·ί
μα.ς τις τ:ιο ;τ:iνω •.σοδυν:χμίες μa.ορο1)με να δια-:'1Ί1:G')σουμε -:ις :χχόλοvθες
(ί) Γι:χ χάθε Hf-', Ηρ υa.:iρzει Ξf:.' τέτοια ώσ-:ε
(ii)
των 1'3::ι.r;ιχG')ν αντω-:οιχ~G')ν ό-:ι. για
r:ου -:α 1τεpιέχει. Ομοίως έχουμε:
nι ε1_,f:Jείες -::α1πίζο,,τyι Πμοίως
196.
178 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
(iν) ~':ν
Οι ;-:αpα:τ&,,ω ιδιόπ1-:ες εχ7p:iζουν γεωμε-:pυcές σχέσεις με
Ασκήσεις.
(1) lJ.,1_llnllrll::,_ = i αν -:α λ. 13,1 . .J.εtνα~ χοpυψές 1ταpαλλr/ογp&μμου.
(2) (llnllo) 11(lloll,J,y 1 = i αν -:ο σ'Jμεtο Ο διαφεί το λLΙ εξωτεpιχ& σε λόγο
η: ιrι.
(3) 11n5pllnll.48pll.4 ~ i rιι .,n.
(4) (iln8pll.4) 2 ~ ; ,, f _UJJ
(5) llollrllollnlloll.4. = ·ί αν το Ο εtνα~ το σημείο -:ομής των Ω~αμέσων
coc Δ(λΒΓ)
197.
~ 2.2 ΣυνθετικήΓεωμετρία. Μετα.σχημα.τισμών 179
... ΟχωrσΤΙΙΤ:CΣ.
ισομε-:,;ίες,
ομοιότη-::χς.
συμμετρίας
λιΩος ο μετασχ"Υjμα-:ισμός της
'1.'1.Λ1 Γρ·~μ..-''ς. ~·],Ν "μω"Α~~r~ με "έ"-ρr· ~~ ~1:i-;r, n S,N! λ6γο . =Ι ο
εί,,:ιι έ,,::ι.ς μετασχημα-:ισμός,
Dο.λ: ~ [' /1 Ρ f--, Dcμ(Γ) = Γ'
τέτοως ώσ-:ε:
(ί) Τα σημεία Ο, r, Ρ' εlνα•. συνευ0ειω6: χαι.
(ίί) ΟΡ' = λΟΡ, ότ:ου ΟΡ -:ο :π:pοσ::ι.να-:ολισμένο ε,)Ο(,γραμμο -:μ~μα.
Ρ, Ρ' ,3pίσχον-:αι ::ρος το ίδω
με-:::ι.ξ,J των 1-' χ::ι.ι 1-''. :ταΛ~
συστολή ή σμtκpυνση. ενϊ> ::ι.ν
λέγε-:αι διαστολή ή μεγέθυνση. ΛΙια ομοιοθεσί:χ
Εί,,::ι.ι φανερό ό-:ι μια ομοιοΓJεσlα με λόγο -1 εlνα•. -:ο ίδιο με μια μισ/1
και Ρ Ε Τό-:ε ο λόγος -:Ύjς
σ-:ψ, ευθεία f( Ο. Ρ) -:ο ομόλογο 1-''του
Do,-1 = Ηο, Do.1 =,;
Για τις ομοιοθεσίες έχο'Jμε τις αχό).,ο,Jθες ιδιϊηη-:ες:
(1) Κ&Θe ευθείες. Οι εJΘείες
της :χ:π:ει:χ:ονί~ονται σ-:ον εαυ-
χ&θε :π:01J διέρzετ:χι αa.fJ -:ο Ο, :χa.ειχονίζετ:χι
X
X'
Z
ΔΑ
ΓΒ
Χ''
m
'
''
~ 2.2 ΣυνθετικήΓεωμετρία. Μετα.σχημα.τισμών 187
ότ~:
Αν
του Γ σ-::η
RA.,-4;, ·
-J,"{J. 11
Σχήμα 2.39. Για το Παpά.δειγμα 2.2.4S
= GΑ,Ί · Π 4.-15(Χ)
εJCίσης
του r:pοβλ-f1ματος αψ~νε-:αι ως &σΥ..ηση.
έχουν το,, ίδιο ;-:pοσανατο-
2.3 Αναλυτική Γεωμετρία.Μετασχηματισμών. 193
Εκl της [' rηίζοvμε :ώρα δ'Jο ,φ&ξεις:
+, ι χι~ ι ιι (Α.Β)-λ+Β ,~ TRT,(O) ~ TR(A)
έτσι. Τ-1-11 = ΤιιΤ-1 χα•.,
έτσι. DA-R = DR · D4. Κ:ίσης οpίζοψιε:
..-·Ο= Ο· R := Ο γ•.α χϊ(Οε Α., R Ει
Η ε1Jθεία t μαζί τ•.ς Μο τ:pάξεις .:ov ορίσαμε ηο:ελεl ένα στρεβλό (skew)
σώμα (field).
(ί) 11f είναι μια αν-:ιμε-:αθετιχ-!1 ομ&Ωα ως .-:pος (+)) με ουοέ-:εpο στο~χείο -:ο
ο.
(ίi) 11( - {Ο} είναι αr:.λ:i μια ομάδα ως 1ψος
(iii) Ισz6ουv οι ετ:ιμεpιστ•.χές ιδιfJτη:ες:
(.-1+ Β) · C ~ Α · C + Β · C
4-(R+C')~A-R+A-('
Γενικά ό-::χν σ-:1ιν ιδιfJτη-::χ (ίi) έχουμε χ:χι αvτψεταθετιχό-:1ιτα της ο:_ιάδας.
έννοια του σώματος.
ό:ι το (f, +. σϊψ:.: ,Ξ,λ. :ο [20, σελ.
πoci δεν μεταφοpές, αντψετα-
ενώ η ανα
ατ:ο:ελεί
Γ•.α
212.
194 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
.._ Το LΠΙΠ:C...10 ΩΣ ~Ι..:''{ΣJ.J:ΤΙΚΟΣ ΧΙ!ΡΟΣ.
h.,u~
χαι στην οJσία -::ι. .1χα.ι 'Γ,, -:α.Jτtζοντα.ι.
Έσ-:ω -:,~ρα Μο
r.αρ&.λληλες μεταψορές.
κλάση ωοδυνα
,,,
J ..ιfε U χαι Tz,Ί.v, οι αντίστο•.zες
-:η r;•J,,θε-:η μεταψορά.
~ 2.3 ΑναλυτικήΓεωμετρία. Μετασχηματισμών. 201
(ii) Θα r.ρέr.ε~ να πoYC>''!JCσccc
ένα σ1Jνολο
σ--:Ύjν 01Jσlα λέει ϊηι το μηδενιχ6 διά:νvσμα
γpα.μ:_ιιχόc: συνδυασμό:: -:ων Γ χα.ι Ί7.
1. T:t .1χα~ rJείναι γp:tμμυc:i εξ:tp-:ημένα.
2. '{7cάpzε~ . Ε JR:με fj = ..1.
4. T:t .1χα~ rJαv/1xoJ,, στην ίδια διανυσμ:tτιχ-!1 ευθεία.
~ια,/ισμα--::t .-.ο~, δε,, εί,,:tι
ξά:pτητα. Η ά:ρνηση --:ων ;-τιο
ισοδ·J,,:t:_ιο1Jς χ:tpαχτηρωμούς:
εξ:tp--:ημένα ονομά:~ον--:α•. γpαμμικά. ανε
z:::φαχτηρωμών μας δίνει τους αχόλο1Jθο1Jς
1 Τ:::ι: i! χα•. .ι7 είν:::ι:ι γp:::ι:μμ•.χά: αvεξϊφ--:Ύjτ:::ι:
των J χαι .ι7 μόνον με --:ον
. =μ =0.
οι δι:tν1Jσμα-:ιΧές
rΙι ..αt'· ';-τ' '·u tφ~σ/σ' 1 ενιχε"·σντα~ 1 tα I ενιχσ1' • "ιαν1Jσμα .ιχσ1 ' • ι.';σ' ·ς χα~
γι:t α.r.ο διανύσμ:tτα..
ιl .v.:::ι:ι ()ύο '.Lστω
ύτ•. χϊ(Οε δ•.ϊ(νυσμα } Ε (;.
220.
202 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
Ετ:ίσf:::. κά:θε: διάν1Jσμα Π Ε
.ου υ
συντεταγμένες -:ου Ζ ως 1ψος -:η [j:iσ'J
2.3.15 Σχόλια.
ενός δι.ανυσματι.κού χώε:;ου U ε:ίναι έ,,α γpαμ
το1) U τέτοω u')σ-:ε [R]= U.
έχε:ι ως α;;.:iν-:ηση: Αν [8] = U -:(;τε
τΟΙ) U.
Λ f1μμα-:ος του
μια -:ο~;λάχιστο,,
221.
~ 2.3 ΑναλυτικήΓεωμετρία. Μετασχηματισμών. 203
(ii) :.111:οpεί χ:::ι:νεlς να :::ι:τ:οδείξει fJτ•. fJλες οι ,:::ίάσεις ενfJς δι:::ι:ν'Jσμα-:ιχο1) χG'ψου
διάσταση 2 ΧΥ.t μια δι:;ι:,,'J-
Λ1J-:fJ μa.οpο'Jμε ν:::ι: -:ο
(3,4)
Σχήμα 2.46. llαp&Ωε~γμ:;ι: :;ι:νεξαpτfι-:ων διανυσμ:iτω,,.
Συνθεsικά: Τα
ε~,ΓJείες, άρα είναι
Αvαλυτικ:i: Θ:::ι: a.pέa.ει.
17χα~ Uαγfρωυν σε διαψοpετιχές διανυσματυcές
λι7+μi]=ϊi (*)
,,:;ι: σJ,,ε:τά.γε-:αι ό-:ι , = μ. = Ο. Πpάγμα-:ι. η (*) είναι ισοΩύναμη με -:ο
:1.+μ.=Ο
-1λ+:3μ.= Ο
λ=μ = ο
222.
204 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
Εlνα•. δ1Jνα-:6ν να ::η:οδείξει χαvεί::: 6τ•. χά:Θε δι:::ι:ν'Jσμα-:ιχός Χ'~pος κάνω στους
r.oαν•,c,cc,,o•ac αρ~Ημούς Η, δ~άσ-:ασης τι. ισόμοpyος με το διανυσμ:χτιχό
.... ΓΓΑΙΙΙΙΙΚΟΙ ΚΑΙ λΦΙΝΙΚΟΙ
( 0ΙΙΟΠΑΓΑΛΛΗΛΙΚΟΙ ) :.IΕΤΑΣΧΗ:ΙΑΤΙΣΙΙΩΙ.
λlε-::i αr:6 τη Θεώρηση του ε;-:ιr:έδου 1,' ως δια,,Jσμ,:ι-:ιχrΗJ χώρου, είναι Τ;σιχ6
2.~.lti ϋρι.σμός. ΙΙια σ'Jν:ip-:ηση Τ: ι·----+ ίΓ Θ:ι. λέγεται ηχ.ι:μμι.κή απει.
κόνι.ση ή αντι.στοιχLα
γι:t χάθε Χ, rJΕ ι,' χαι γ~α κάθε λ Ε Αν -'"= ι f: τότε η Τ λέγεται γpαμμι.κός
τελεστής.
Τ(λ, + μ.iJ) ~ λΤ(η + μTUJ)
για χ&:Οε 7, :iJΕ ι- χα•. για χϊ(Οε λ, μ Ε Η ~ω τ:ϊ(νω σzέση yε,,ιχεϊιε-:αι
σε 11:ετ:εp::ωμέvα αθpοίσμα-:α:
T(Lλ,,c;) ~
1
είναι
6-:ι
Τ είναι Μο
223.
~ 2.3 ΑναλυτικήΓεωμετρία. Μετασχηματισμών. 205
ίδι:.ι. Γι:.ι
με -:ον lδω -:ρό::ο. αr.ο-:έλεσμα. (λ :n:ω :::iνω
sα,,αηcρa,πcς ε:1Jχολα μr.οpοίιν να r..:Ί:pουν χα~ μια τε:zνυcή α,,αλυ-:ιχή
σ-:ο ε:n:ιτεδο και Τ [' -----+ μι:::ι: γpαμμ•.κή α;τει-
δι:i,,·;σ:_ια -:ο•; ι': εlνα~ γpαμμιχός r;•;,,δ1Jασμ6ς
= .11ϊϊ + .λ21ϊ:2
=λ1:2t:ί+λ:2:2ζ~
:::ι:τ:ό την &λλη μερ,.& :::ι:ν 7 ε= [' με i! = χ I coj+
(2.1)
ε= τύ--:ε
2 χ 2-π~νακ:ι ή 2 χ 2 Μήτρα του Τ :n:ouαν-:ιστοιχε:ί
224.
206 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
την ονομ:iζουμε εr.ίσης 2 χ 1-πίνακα ή ;:[νακα στήλης ως
ως 11 γpαμμυc/1 :.οτειχό,,ιση 1
:1,,::ο~:αp:iστ::ωη ΛΓ1. δι:i,,~;σμα :χνα:τ:::φ:iσ-:::ωΎj Ί-Γχ, στο
γ;r;:_ια T(i!) Ξ :ι7:1,ε ανα.r.αρ6:πτα.r;η ( ηλιΊ +~2~ 12
+.Ι:;>Λ';>:2
,Ξ,ολίζουμε συμ:ταγu')ς με αν:::ο-:αpαστασι:::α~ μr;pι(fι ως
(2.31
ή χαι.
(2.-1)
η ;:ιο σύντομα
Λ1r · .r [J (2.ί,)
-;011 Τ ε:τί -;011 7, είν:::ι:ι ισοΜναμη με τη δpά:ση -;011 11:lναχ:::ι:
εχψρ6:ζεται ως r.ρος -:η,, rη-β:iση -::0·1 ΥΓ ως εξής:
όr.01J η στήλη (αij-
ί
>11
:t:21
ΛΤ1· = .
α,~ι ι
::t12
:Χ22
α,,,2
( J111, αu, ... , ct1nπ ), :του αν-::ιστοι-
... , α,,1j) α,;τιστο~χεί σ-:ο δι:iν1Jσμα Τ('11')). Για χά.Θε
225.
~ 2.3 ΑναλυτικήΓεωμετρία. Μετασχηματισμών. 207
σzέση·
ΛfrΛl.r = ΛJ_17 όποu 17= T(i!) χαι
~ .iJ=Τ(Χ) =
ι7~ Τ(χ)
Do,2 1-' ---+ Ι:' /1 t f---> 2Χ
( 2 ο)
Ο 2
χα,,ε:ίς να α7cοδείξε:ι ότ~ όλοι οι
συν0ετυ6:. είvα•.
(2 G)
ατ:ε•.χο,,ίσε:ις χαι ε::π:ομένως αvα.--.::φ::Χσ-:αση με :π:lνα-
χες. έχοι)με ό-:ι:
· !, ~ !, ..,:,~. ι-'""~ 1ι-~rr"'"'~ ~,-~.,.,:,."'ι ~, Λl(Ο) = Ο
,Ξ,λ. [ι, σε:λ. 21:3].
216 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
2.3.22 Ορισμός. 'Jiσ:ω 1' Ε llωn( l--,ιι-ι μι:t γpαμμιχ~ α;-:ε:ιχόνωη, τό-:ε:
(ί) 11εικόνα της Τ. συμβολυ(:Υ l1n('.l'). οpίζε-:αι με το συνηθισμένο τpόr.ο:
lm.(T) ,~ {,ϊ.i) , .i Ε '}
(ii) Ο πυι,ήvας -:ης Τ, σ'Jμβολιχ:i Ιϊσ(Τ); οpίζε:τ::tι ως:
(iii) 11 δι:iσταση του
ξη (rank) της Τ,
(nnllity) της Τ,
Κυ(Τ) ,~ {,' Ε 1·, Τ(χ) ~ Ο}
_;_:ιι.ll(Τ) := dίπιΚ(τ(Τ)
λέγεται βαθμός ή τά
λέγε-:αι μηδενικότητα
τ~ς οr.οίε:ς δε:
-::ι. [4. 27. [j:JJ.
2.3.23 Θεiψημα. (i) 11 ειχόvοι lηι('.1')
Π.')ρήνας r( (:Γ(Τ) είναι ')πόχωρος τιJ') i,·
έ11ας υπόχωpος τοι, Η· ενώ ο
(ίi) Α.11 ι,' χαι ι~
SylυcH{rT
πεπεροισμέvης διάστοισης η)τε. ισχ{ει ο νόμος τοu
ιlίιrιΤ" = ιliΤιιΚcΙ(Τ) + ιliΤιιΙrrι(Τ) δηλαδή:
ιlίιrι1'" = ..Yall(T) + Παιιlϊ(Τ)
Έστω. dίπι(γ) = πι χαι dίπι(ΤΓ) = rι χαι έστω
xcrι Αiτ ο πίνrαrtς (f.~.... , ι;~,) τοu
(ί) Η Τ είναι 1-1
(ii) Κeψ) ~ {Ο}
τοv Η'. Τότε οι είναι ισο8•)ναμες:
235.
~ 2.3 ΑναλυτικήΓεωμετρία. Μετασχηματισμών.
(ίν) yρα_uμιχή απειχόνιση Τ': ι,ι·---+ ι-' η!τοια (,)στε:
11 χπειχόνιση Τ' λέγεται ανsίστρο9η της Τ.
(ν) Υπάpyει n χ nι πί11αχας Λl:Γ' ,uε:
Ο πίvχχχς ΛΙ1 ·ι λέγεται δεξιά. αντ[σsροφος τοι, Λl_
(νί) Τα yραμμο8ιχv.'Jσματα τοι, Λlτ γραμμιχά α11εξάρτητα.
217
2.3.25 Θεiψημα. Με τον [810σι,μβολισμό τω προηγο(uεvοι, θεωρήμχτος οι
αχόλουΟες προτάσεις είναι ισοδ•)vχμες
(ί) Η Τ είναι
(ίί) Υπiρχει γ,ωμμιχή απειχόvιση Τ' ιν ---+ l·- με 1 -'.1''= li·i·
(ίίί) Υπάρχει σ'.Jviρτηση Τ' ι.γ ---+ ι: με JΌ'.1'' = liΓ
(ίν) Υπάρχει έ11ας η χ nι πίvχχχς Λ11 ,,, με Λ11 ,Λlτ = .111. Ο πίvχχχς Λ11 ,,
λέyετχι αριστεpά. αντίστροφος τοι, Λ[
(ν) 'Γχ στηλοliια11ι',σματχ τοu ΛlΤ είναι yραμμιχά ανεξάρτητα.
2.3.26 Θεώρημα. Αν ι/.ίτιιΥ = ιΙι:πιΤΓ
-;ο Θε:&φημα 2.:3.25είνα•. δυϊχϊ(, γε:
;τλαlσ•.α
χα~ ό--;:χν
η Τ είναι 1-1 xv η Τ είvχι
236.
218 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
6τ:ο'J aέv:ι. δι:iν'Jσμα -:o'J ι". Οι αa.ειχοvίσεις :::ι:vτές είν::t•. οι ::U-fι•.νυ<ές
(11oμocc,cΛΙ..ψ.c::<eςJ αa.cαov' σCLς
2.::J.27 Ορισμός. Έ.ΓΓt, ι · ΥΎι ΤΓ δ(,ο δ•πν1_Jσμc1ηχοf zι;πι Κ&θε σ(,νθεση
Φ:~Τ,,·Η
Ή
!Γ
6τ:01J Η Ε Ηωη(1·, 1Γ) είv:::ι:ι μι::t γp:::ι:μμυ<ή :::οτειχfJνισΎj χαι Τα μια τ:αpάλληλη
ε:n:l του Η', Ηα λέγετα~ αφtνική απεικόνtση με γραμμικό μέρος
την χα.ι μεsαι:,:,ορά T,i..
Πα.p:χτηpούμε ότ~ :n:pά.γμα-:ι.
Φ(ΙΪ) ~ Τ,(Η(ΙΪ)) ~ Τ,(ΙΪ) ~ ii.
= 1;1 °JJ εlνα~
δ~)ο Η.
λς 1J1τοθέσουμε ότ~ υτ:άpχοJ,, Ωύο
με:
! = Ta0 H = Tr/H 1
Λλλά: τfJτε
Φ(Ο) ~ ,7
= hάρα ~α 1ψέ1τει :τά,,τοτε 5 = h
Αλλϊι. τό-:ε κ::tt το γρ:χμμ•.χό μέρος εί,,:χι μοναδ•.χό. αψ/;
ό-:ι χ&θε αφινιχ~ :::οτειχfJνισΎj
Ί.Ί, cτ-: ,,,.,, Ί.Ί ,,,.,, c--r.
237.
2.3 Αναλυτική Γεωμετρία.Μετασχηματισμών. 219
Η
+
~ nc;+ 111 (oCi)+ 111 (111 (.i')) ~ (1;,; + 111(oCi)•(il2•111))(i)
ο~ :υ;.ιινιχές :χ:n:ειχονίσε~ς Φ = Ta"H
τω,, α:τειχονtσεω,, αυ-:ών εί,,:χι εl!χολο ,,:χ δειz-:εί ό-:ι
τω,, αφινικών μετασχηματισμών, :το,) O::tτη
κ:χι μάλισ-::χ η 'J:n:οομά:δ:χ -:ων με-:αι;ορ,~ν είν:χι κανον•.κή στην
l.:τη συνέχει::t δίνουμε μεp~χ:i ;-:::tpαΩείγμα-:::t ·~ηι,,ιχών μετασzημ::tτισμών.
lΙe:τασχηματLσμός
Τ:ιυτο-::~χός Ι
Αξοv~χf, συμμεψί:ι
!ετ::ιψηά α*ίJ
Λvάχλ::ιση με-::αφοpάς
Γp:ψμLχό μέρος Αναλλοtωτα σημe:Lα
Ταυτο-::~χός με-::ασχημ:ιτισμός ()λ:ι cα
5,,. 6;του f 1 από αpχf1 Ο Τα σημεία cψ /:
llo.u !Ό σημείο Α
ι··α,Ηο-::ιχός με-::ασχημ::ιτισμός h:::ιvέν::ι σημείο
διέpχε-::αι -::ο Ο Κ,:ιvέν:;ι σημείο
λν οι γpαμμιχές αa.ειχοvίσεις αcεcχυvιc,,υv συvδvασμο'Jς δι::t-
σ1Jνδυασμούς, οι
,αouκevcc,cxou, συvδυαο""'"'' Οι::tνυσμά-:ων,
τϊι-:ε:
Φ[λα + (1- λ)b] ~ λΦ(J) + (1 - λ)Φ(b).
238.
220
Γε:ναά
έzουμε:
ΚΕΦ. 2 ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
(Τ,0 Ή)(λi1+ (1 -λ)b ~ Τ,iλΉ(,7) + (1 -λ)Ή(b)l
~ ( + λll(ii) + (1- λ)ll(h)
= λΦ(r7) + (1 - λ)Φ([)
:ι;ι =αιι:ι·1 +α12:ι·2+ ... + +(Ί
:Ψ1. = 021 XJ + + ... + + (Ί
:ιJrι = ... + +r:1
Λ11; = .Λ1π.ΛΙ,, + Λl,
= Φ(y) -:ότε: γι::t το γp:ψμιχό μέρος Ή
i:'-Ή(?).
2.3.28 Παραδεtγματα. (i) Διάτμηση (slιeaι·) ;:αpάλληλη με τον χ -
άξονα ή παράλληλη με τον μ-άξονα.
δι:χσ-:ολ~
με -:ον
Γ'=.(+1,-:ιJ
:ι/ = .ιι
Εν,~ η διά:τμηση .J.y;τ::ιp:iλληλη με -:ον _y-6.ξονα έzει εξισώσεις
:ι·'=.ι
y' = h:τ+ y
'F.σ-:ω για :π:αp:iδε:ιγμ::t η δι:iτμηση -111με .--.ί,,::οcα
(
• j 11')
ΛΙΔ11 = -2 1
239.
(1,1)
(1,0)
(0,1)
(0,0)
-1
-2 (1,-2)
x
y
2.3 Ανα.λuτιχήΓεωμετρία. Μ ετα.σχημα.τισμώv . 221
J;τό -:η μuρφή του πί,ναχ:χ ~λέτ.υΙJμε ότι -:ο διάνυσμ:χ (l, Ο) ι-t (1. - 2)
κ::tι :ο (Ο, 1) ι-t (Ο, 1). Έτιτι :ο μοναδια{ο :ε:pάγωνο α:τειχονίζε:α~ ως
εξής:
Σχήμα 2.50. λlε-::ισχηματωμός -:-oJ μον:ιΩι:ιίου :ε:ραγώνο"J.
1Έ:λαά μι,:χ δι iτμr;ση Δ;, χα6οpίζεται αν yνωρίζουμε: το! άξο να f_, δηλαδή
την ωΟεία rco•J αναλλοίωτη ως rcρος τr; Δι , χα0(δς χ,:χι την
ειχ6vα r1 = ενύς σημείω r ι1. t .
' F:σ-:ω Α ένα ::ίλλο αυΟαίpε-:ο σημείο τοl) ετ.ιτ:έδου. F;ν(:)νr;ψε -:ο Ρ με
-:ο ι, και έστω 8 -:ο rη1μεtο τομf1;: της t"(Λ, Ρ) με -:Υjν t. Ενώνο:>με -:ο Ρ'
με :ο S χαι αr.ό το Α ψέpο(ψε παράλλr,Χο :-:ρος την ΡΡ' , r, :ομf, με :r,ν
t( P'S) μας οίνεt την ειχόνα του Α.. Α.υ:ή είναι η πυνΘε:ιχ1Ί πεpιγραφf,
-:ης (Μ:τμησης Δp. Αν
Δι : :.1:1 = :ι:+~:y
1./= yt
:ότε οι σljν--;ε-:αγμένες .ου ΡΡ' είναt χ' -;τ =
:ο:; ΟιαΨ)σμα:ος ::ω:01) εtνα•. lkll1ιl - Ετσι
= Ο. Το μέ:ρο
Γ μεταιpέpε:αι
οptζόνηα σε ατ.fJσ::χσr, αν1λογr, με την α.:fJσ:ασr, του σημεtοj Ρ ατ.ό
:ον :ι:-άξονα. Αν ky > ()τότε η με:αyοpά γίνεται :-:ρος τη θε:ιχή yop::ί
-:ο:; Ο;ι; δι::ι:ψ;ρε-:ιχά r, χίνφr, yίνετ:χι :τρο::; την ::,:pνη-:ιχf, φοpά.
(ίί) 'Εστω ,1 = (~ ~) μια διαστολf. χαι ως r.poς -:ον :ι:-&::;ον,:χ δηλαδή
( 1,0 ) ι-t ( 2,0 ) χα•. ( Ο, 1) ι-t ( Ο, 1) χαι Β μια στροψf. Υ.::tτά gοσ
240.
222 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
ωι, :τ:ι,υ;, -:η,, ·J.ΡΧίΊ των ,:.ιξϊ'ινων. μ.-:: a:~vu:x-.ι 1J
(Ο
,1
(1,0) - (0.1) χαc (0,1) - (-1,0). Ο μεcχσzημοccωμος
έχει :τίναχα ( ~ ~l)Αυ-:6 ψαίνε-:αι χαι χωρίς να r.ολλα;-:λ::.ωι:iσοJ-
με οο;ς οί•,χχες RA. ( 1 Ο) c1, (2,0) ~ (~ ~) (i) ~ ω
jpα ( 1,0) f-----; (0,2) όμο•.α (0,1) f-----; (~ 1
1)- Rλέτ:ουμε ::οcόμ:1 ό-:ι
ΛΒ = (~
-2 (Ο -1 , .. ,
() ) -/: , 2 Ο ) = Β.1 Υ.:χι
(iii) Να υ:τολοyιστε:ί ο τ:ίνακ::tς το,) σϊινΟε:το1) :,ετχσ,•sμcιcισμο,;
(ίν)
μα-:ίζε•. το :ι·,y-ε:11:l:τ:εδο
με :ιJ - Χ ΧαL
:ταp:iγοντα
Ι 11 1
Λύση. Ο r.ίναχας ΛΙ5t = (~ C)·αψοϊJ (1,0) f----+ (0,1)
( Ο, 1) f----+ ( 1, Ο). Ο 1τlναχας -:"Ιjς Ω~ασ:ολ-f1ς εlνα~ .J. = ( ti ~) αcροl!
(1,0) - (1,0) χχc (0,1) - (0,2). Ίiτσc.
(1 0)(111) (ο 1)ΔΛΙ5t = Ο 2 1 Ο = 2 Ο
Έτσι ο σ'Jνθε-:ος με-::::ι:σzημ::ηωμ6ς έχε•. την :::ι:χύλο1JΘΎj δp:iση·
J/=
η { είναι
Γ(χ,!f)
:τpο(:Ίολής
'Λ.p:::ι: ο 11:lναχ:::ι:ς το1J με-:ασzημ:::ι:τισμο'J εlνα•. ο ( τ~ι ;; )
(v) Έσ-:ω ο μοναδιαlος χ'Jχλος
C'~{(χιι)I +ιι2 ~1)
241.
2.4 Ιδιοτιμές κα.ιΙδιοα.νύσμα.τα.. 223
(-)έλουμε να δο'Jμε το το1J με--:ασzηματισμο'J το1J C' ατ:ό μ•.α
Εvα α1Jθαlpετο σημείο (χ; .ιι) Ε
α:τειχονlζεται στο (.1:1, v') με
= .r χαι v'= 2.ι: + y
να Θεωρηθεί ως η
(vi) 'F.σ--:ω Ρ = {(x.y) 1 n + ~ = 1, .Ι".y ε Ή} μια έλλει:/η. Τα (:'ιpεΟεί ο
, ,,r : , " , (Ι Ο
μετασχΎjμα--:ισμος της r, μεσω μιας υι:χσ--:ολης με :τιv:::αα: , 0 3).
"Λ.pα Ύj έλλει·/η nειχοvίζε--:α•. σ--:ηv
'Ap:x η "Fα.--.εαοvίζεται στο,, χ(ιχλο
2.4 Ιδιοτιμές και Ιδιοαν•5σματα.
λς θεωp·~σουμε έ,,-:1 με-::χσχημ:χτωμό -:0·1 εr.ι:n:έδο·1.
με ;-:ί,,:χχα αναr.αpάστασης ως r.poς :n:.χ. -:Ύj βάση {ι: 1 . ι::2},
, ,~ ( "11 012 )
· u21 α22
-:ο :iξονα -:ων .r αφήνει -:ον :iξονα αυτό,,
δεν
χαι αν Ύj γωνία στpοψής
μη---:ε--:pιμέvο,)ς αναλλοlω--:υ:;ς :;τ:6zωpο,)ς, εχ--:6ς
της μορι;i1ς lϊ · ιe; k αχέpαιος.
242.
224 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
Γpάφον-::ας -::χ a.:::φα;-τά:νω με εξ•.σG')σει::: έzοvμε:
'iJ= ΛΧ
Έστω τώp:χ ο ·πόχωpο::. := {:ι7 λ Ε Θ:χ λέμε ότι ο 1J:r,:όzω?ος
::.ω-:ός είναι Τ-αναλλοίωτος, -:ο ό-:ι ένα ιδιοδιάνυσμα, -:ο
', :""' ,Λ,,,.,..,μ"] -r, !1τοu Α. :χνν το rJπτην (·,) είναι τ:.αpάλληλο με -:ο
δι:i,,~;σμα }. δηλ.
.ι7= λ:i, yιιt. Λ :::
ΑΧ= λ.1 Α.5:'
(011-λ)η+ α12.1·2
Ο.21 sΙΊ + (022 - λ) Χ2
έzει μ•.α μη-μΥjδενιχ/1 )/;ση ανν η οpίζο~;σ:χ
ιι.11 -λ ιι.12 1 =0
11:.Ω Ιl.12-λ
243.
~ 2.5 ΟιΜιγα.δικοί Αριθμοί κα.ι ο Χώρος 225
Ε•.δυ<ά: αν λ1. λ2 ,λι- είναι ο•. oco:<εx;oc;,,ve, τ•.μέ::: --:0 1J Τ χα•. Ει, Ε-;,.. Ε%·
ο~ r.ροβολές του ι · :τ&:,,ω στους ιδιόzωρους τότε έzο1J:1.ε::
Η .Δϊ} λέγεται και της μο-
α:τό τον Τ. l"ια σzε:-:ιχά θέμ:πα, π..χ.
!:;:3.2], δε:ς ε:π.lσης το π.ω ε:ισαγωγιχό [5].
2.5 Η ((αληθής μεταφυσική» των Μιγαδικών Αpιθμών
και του Χώρου
.... ΟΙ ΙIΙΓΑ..",.ΙΚΩΙ ΛΓ'ΙΘΙΙΟΙ
δε:ν ε:ίναι μια :τλήρης δια;-:pαγμ:iτε:Jση -:ων μι-
(ί) 11 μετα,'3α-:ιχή ψ'ωη -:ης αμψισβ-!1τησης, και τέλος.
(ίί) 11'?:iσΊΊ -:ΊΊς αυσ-:'Jpής ε:ωαγωγής Υ.:tι α;-:οδοz/1ς της έννοιας.
244.
226 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
.ι· + η = Ο. ο · χ = Ο, - ο= Ο. α ~ Ο
245.
~ 2.5 ΟιΜιγα.δικοί Αριθμοί κα.ι ο Χώρος 227
::ιι,τό Ιiε δ•.ατηpείτ::ι•. στις στοι-
234 ΚΕΦ. 2ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
ε.τί των
της έννοιας του
είναι αχρψ(,)ς οι nιαφορετιχές μιχροσχοπιχές !Jεάσεις του τρισδιάστcπο'J χώ
ρω.
• Η έννο~α, ::.ο:όλ·;τος-τοr.ιχός :::χpα-:ηpητής
• Η έννοια -:0 1J (<σΎjμεlο1J>J χα•. του σzε-:ιχο1) σvνθ~μα-:ος fJτ•.. σΎjμεlα
έχο•;,, δομψ•.
• Οι έννοιες των α::όλυ-:ων-Καν-:ορ~αvώ,, χα.ι -:ων τοr.ιχών - ::Ιη Καντοpια
νών μαθηματυcώ,,.
Α YTOJJ
ο χοσμοςο μιχpος, ο
Οδ. 1'.'Λ Yl'Jfl,' (;1ξων 1'.'στl)
Κεφάλαιο 3
ΤΑ ΑΠΕΙΡΟΣΤΆ ΚΑΙ Ο
ΑΠΕΙΡΟΣΤΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ:
Μια Εισαγωγή στα
Διαλεκτικά Μαθηματικά.
3.1 Εισαγωγή
Σ-:όχος -:ου χεψαλαίοJ αJτοι εlνα~
μας ε:ξηγ/1σεις. Θα ωωλουθοι'ψε -:η,, 6::τοψη -:ου 1--'.-ιηl
250
pοσ-:ιχο1)
ΚΕΦ. 3 ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
Σχήμα3.2. Ε~<·lιι-,r: Η έv,,οια του ορίου.
Το γεγο,,ός, ;;..z.,ό-:ι δε,, εί-
αr.οΩοχ-!1 :του θα χανείς, σΥjμαίνει
ο,ραοc,σω:χο; τpό:π:ος εlνα•. δ•.δαχτιχ:i :π:•.ό ε::π:•.-:~;χ/1ς.
-:ου γp·::Χ?ον-:ος. ο «σωστός τpότ:ος διδασχ:χλίας» -:ο~, α:τε:ι
στηplζετα•. σε μι::t χα-:&λληλΥj δ•.αλεχτιχή σ'Jνθεση
των δ,~ο τpόr.ων:
:n:ou σ-:Υjν 01Jσία είναι ο αν,ο:λ•ο;ccχί,c-σcοcyω,χόc
με το ::.φιστερ6 ημωψαίριο -:oJ [6.
με τα :.οτεφοστ:i. 1του είναι ο ολιστιχ(;ς-δομιχ6ς τpό;:ος (αν-:ί
με: -:ο δεξί ημισrt::tίpω -:ου εγχεη:iλου).
F:ξ :iλλου :11)-:ός είναι χαι ο ?~Jσιολογιχός τpότ:ος με -:ον ωωlο ο εγχέφαλος
αντιλαμβ&νετα•. -:ον κόσμο.
3.4 Το Διαλεκτικό Σχήμα: Σταθερό-Μεταβαλλόμενο.
11εισ::tγωγ/1 της δ•.αλε:χτυ-c/1ς στα
fγινι:: α;;.r'ι τον F. Υ' Τ,,1ΥΥ(Οη'.
Συνόλων
ριώ,, (βλ.
269.
3.4 Το ΔιαλεκτικόΣχήμα.: Στα.θεpό-Μετα.βαλλόμενο. 251
(ί) Ζ.:ταθεpές χα~ στατυcές οντό-::'Jτεζ ενάντ~α σε με-::α~αλλόμε,,ες χαι δυναμι-
(ii) Ποι:rοηyj Χ:ΥΙ Jf:ΊΙ ολι.π-;-ι-
χά: χαp::α-::ηpιστιχά:.
270.
252 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
σ:tουδα~ό-:ερ(i μέ?υς τους είν:χι ο :χ:rtειροστιχό:;- λογισμός, δεν είν:χι οl)σι:χσ-:ιχi
τt:τοτε άλλο :::χpά η εψαpμογf, της δι:χλεχ-::ιχf,ς στ•.ς μ:χθτ;:.ια-:ιχές σχέσε~ςο.
Αξiζει :χ;~όμη να αν:ιηipουμε την ά::ο:}η ~:ω-:ο•j του [δωυ -:ο~ ιi~hni7., βλ
το [17, ρ.397],
,ιθ:.χ 1ιpέ-1ιt:ι ..:.ίν, :.,; νv.. μην ξt:χν:.ί:μι=.: ύ·.ι υι μυ-φέ,; ,ιuυιJ·ιη-,ι=.:ς.,
α.χόμα κ,:ι•. αν λτ;?θο·Jν με τη λαϊκή τους έννοια, δεν σε χαμι:i ::ερt:ττω-
ση σ-:::χθερέ::; χαι οριστικές . ,1 ~:ωμένως μι:ι r.οσό-:τ;τα ό;:ως η rlx ε[ναι χ:iτι
με-::.ι;3:χλλ{ιμενο , χ:iτι ,cου εξαpτά-:αι και μ.::-:αβ:iλλεται με το ,ίχpfινο)).
Σχήμα 3 .3. F:cslH;r-:T.ίl)cr·alion . Α::ό -:ο σ-:::χΟεpό Καντοpιανό σ-:ο με-:αβ::ι.λ
λόμενο μrrKαvτopιαvfJ
Στόχος -::0·1 χεy:χλ:χίου α1JτοV εtναι να διχ:χιώσο·;με -::ην &.r.oyη ό-:ι, ::pάγ
μ:χτι ο αr.εφοστχός λογ~σμός είν:χι ακpι;3ώς η εφαρμογ+ι -:η:; διαλατιχή:; χαt
ιδιαt-;ερα -:ου νόμου -:η:; Cψ;ηση:; -;η:; άρνησης στις μαΟημα-:ιχέ:; σχέσεις.
271.
~ 3.5 ΗΆρνηση της Άρνησης 253
3.5 Η Άρνηση της Άρνησης. (ΑΑ)
ξο,,οθι,ωρήσοψε τη
με: μι:::ι: δι:::ι:λε:χ-:ιχ~
της ά.ε:;νησης. '1<:σ-:ω ό-:ι μας Μνε:-
- 1. -~·, Υ.';
,,ο~,ς pη-:ο(ιςη. JΤ:.χ. σε: διωφιτό χρόνο, δ-r/::tδ-11 αν
ιων •.(;ιυλυι)Ο•.ιi'Jν μrj ,ί;Jν,
ως
λέγετ:::ι:ι α.κυλυvθ[οι ";"fJU
ι;vσιχός rισ Ε Ν. -:έ-:οιος
272.
254 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
ώστε:
δηλαδ/1 ι q,, - Qm ι~ ο.
3.5.2 Ορισμός. 'Jiσ:ω f, g ε l'ό-:ε,
J g ανν J-gE'~1
3.5.3 Πρόταση. Η είναι μια σχέση ισοδιJVαμίας τΟ') συνόλοι)
χαι ετ:ε•.δή d.rι + -------.Ο έχο1Jμε τελιχ:i (α,,,) (cc,,).
3.5.4 Ορισμός. Οpί~Ο'Jμε τtψα το R ως -:ο αχόι,,ο,JΟο σ'Jνολο τ:ηλlχο· 1R:=
•c;
το δε σύνολο '6;1
(1",i+c<n) C:
256 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
άπε~-
-:() ~,
εν,~ η ::αολοvθία αvτ•.;τpfJσωa.ος
(ΙΙ) Δεύτερη εφαρμογή της άι,νησης της άρvησης.
Η
;-:pώ-:ης
~οσοδεlχτες τ:ου αν::tφέρον-::χι σε
-:ης στα&εpό-:ητας των στοιzείων -:ov R μας ~ποχpεώvει ξανά, να
275.
3.6 Η Διά.στια.σητων Ατόμων του R.. 257
το σGvολο των μετ::(::ίαλλfJμεvωv τ:pαγμα-:ιχ,~v σε διαχριτfJ zρfJvo,
:-{flf: ~R}
Το σ<,,,ολο μ.--.οpοι)με να -:ο διαμερίσουμε ως :::αολο(/Jως:
Jlζ_N ='CU,.c/U6''.
Urι;,::; /.ι.rι Y.VV Urι = b11• Τι= 1,2..
χα.ι Υ.'ιεξέλεγχτη
:τ:.t.p:iδειγμ:.t., -::ι.ν
{
1 ανΗ='2Α:-1
απ := Ο αν η = 21,, {
Ο αν Η= '2k - l
Y.Y.L hn := 1 αν η= 2Α· ,. ~ 1. 2..
::οιος
:του Θ-::ι. μας οδηγ~σε~ στον ορισμό της ζη-:ο,Jμενης
ισοδ~;,,-::ι.μί-::ι.ς.
3.6 Η Διάσπαση των Ατόμων του Η.
276.
258 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
(1) Tr;v ταχ•)τr;τα σ'Jγχλισr;ς των χχολοι)Uιr5ν χ:χι
(2) Την ασυμπτωτιχrj συμπεριφορά ή τiξr; μεγέύοι)ς των αχολουύυJv.
δοϊψε: .--.pu')-::xέ,,::ι. .--.::φ::Χδειγμα: Η ::οωλουΟί:χ
. Η χα.τ6:λληλη έννοια ;:ο•; ενπω:1π:ώνε~
τον τ:pοβλημ:::ι:τισμ6 -:ης σ1)γχλισης, δlνετα•. μέσα α;-~:6 την έννοι:::ι:
του ασυμπτωτικοι) παράγοντα σύyκλtσης. Έστω μια r;·1γχλlνο1Jσα σ-:ο ο
αχολοJΘία (απ)- l'ό-:ε αν :.;,:6:pχει το 6ρω:
(ί) λν ο p 1πά:pχει, τύ-:ε,
(ii) λν Iρ 1<1 χα~ k εlνα~ ο
ε < 1. τότε Ι α - α11 Η 1<ε
277.
~ 3.6 ΗΔιά.στια.ση των Ατόμων του R..
Λναψηιχά με
r.01J μr.ορεί να
ο .. .(~).
(,1,Jω
01Jτε την -:ελικ~
'λρα ο~ ((ουρές)) :του
(7 ).(f,,)
(τ;!;;). (τ;;~;,;)
της χαθοpίζοJ,, τ~ς δ,Jο ~ασιχές μας
στο να Οεωpi1σο1)με -:Ύjν χλ:iσΎj
:= { Τς Ν I Ν - Τ είναι :τε:π:εpασμένο}
fJλων -:ων ,ωυρών>J -:ov Ν, Υ.αι να εξετάζουμε -:η
r.άνω σ-:ις (,οιψέςJ• Τ ε . A:τfJ -:ψ, r.αρα:::iνω
αχολοJΘίες ~του -:αυτίζο,,ται :τά,,ω σε μια 1' ε
[Οιν := {(:,ιπ) Ε I Cln= 0 γι:t Υ..:ίθε η> ηυ ΕΝ}
~[:;ι Θέμα,α ,αχ,',,;η,;ας σύγκλιση~ και σχετιΥ.iι Θέμα,α /λ [Η. σελ. -1G9]
259
(·~ 1
•J . .l}
:π:αpιστα-
278.
260 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
3.6.1 ΟρLσμός. Δ(,ο :::αολο~;ΓJίες f = (αi) χαι 9 =
Lσοδύvαμες αν 1JΊ1:άpχε•. Τ Ε
δηλαδή
(Ξ3Τ Ε §)(ι'·ιη Ε Τ)[α,,1 = /Jrιι]·
εκl -:0 1J
αχόλο·1Θη :τpόταπη.
3.6.2 Πρόταση. Η χλάση ιχανοποιεί τις τυχρχχiτω ιδιότητες:
(ί) Ν Ε χαι ω ι:i_
(ii) Α. Ε § χαι Α. ς;; Β =;- Β Ε
(iii) λ,1J Ε ::::;-AΠlJ Ε
λllU..1.Jc:IΞH: (ί) Είν:::ι:ι r;ηνε:pύ, αςJΟ6 0 = Ν - Ν χ:::ι:ι το 1/Jείναι τ:ε:τερασμένο.
Ν -1/J= Ν είναι :n:άντο-:ε --1[]
Α. Ε Αλλά
Y.:XL &:pα
= N-(.1nB) χ:::ι:ιΝ-.1. Ν-Β είναι:τε11:εp:::ι:σμέν:::ι:
, έzο1J:1,ε ε:τίσης ότι χαι -:ο Ν - (λ n D) εί,,αι :τε:n:εpασμέ,,ο
-il
3.6.3 Πρόταση. Η σχέση :=:c; ( Ο,οισμύς 3.6.1) είναι μιχ σχέση ισοδ,'_;ναμ{χς.
ατ:οδείξουμε
Α_ = {'Ιi, Ε
279.
~ 3.6 ΗΔιά.στια.ση των Ατόμων του R.. 261
(ί) (λ -:α.·;τολογίες είναι ::&ν-:οτε αλr;θεlς, ενώ ο~ αντ~y&σε~ς r.άν-:οτε ψευδείς.
(ii) χα.ι μ => rι -:ό-:ε και η rι εί,,α.ι αλη8f1ς.
η -:ίr.ο-:α. &λλο α.r.ό το γνωστό λογικό
χα,,(;νr::ι. συμ:τεpασμο,';, ιnorlns l)onens.
(iii) Τέλος η Μο ;φο-:&σε~ς p χα~ q ε:ί,,:.ιι αλη~εlς
τους εί,,:χι αληΟής. Για -:ο λόγο αυ-:ό ένα φιλτpο λέ
γετα.ι στα ::λα.ίσια της λογ•.χής χα.ι (<J~:αpα.γωγιχfJ 11 α.τ:αγωγιχfJ σ(ισ-:Ύjμα))
(tleιlιH·ti-ve ~)·~teω).
280.
262 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
(α,,)
ισοδ1Jναμlας όλων -:ων
του 1;0.:-:po1Jχα•. ταξιvομείτ:::ι:ι
:n:ου έχουν τΎi συγχεχpι-
.ο..:·•1·- ,.·-· "'Ι'
Ε Ν ! -::r_,nτ, έχεr_ την ιδι(,τη-::α p} = ~
το-:ε χα.ι το ~Ω~6-:ητα JΙ.
Η •.δ•.ό-:ητα
~ ...Ί,_~,}(-Ί ~",
ότ•., αν η (1111) έzει την ιδιότη-:α
λ = {'ιι. ε Ν 1 -:ο αrι έχει την ~δ~ό-:ητα μ} ε
χαι -:ο σ<,,,ολο δειχτϊ>,,.
R = {η Ε -:ο ιιιι, έχε:ι -:Ύjν ιδιότη-::χ q}
f)/(f.
-:ΎjV
μ. -:α1π{ηροvα
Το ψίλτpο ._7χαι η σχέση ισοδJ,,:.ιμί:;ι:ς 1του σJ,,ε:τ:iγε-:αι, χα-:ασχε:.;::iστηχ:;ι:ν
Ο ο'Jτε :ι.π:ό -:η τιμή 1 χα•. ετ:ομένως
για r.αρ6:δειγμα οι ά.pτιο~ αγ~χ:χν στο
με 1 χα.ι η g ίσ'J με Ο.
(ίi) Jiστω
Αν ε::n:•.Ουμοϊ1με γ:ι.
J(n) ~ { _:
αν rι a.ε:p•:-:τ6ς
τι 6:pτως
γ:ι. μa.ορο1)με να οτ.,,φ,θυGμε
(1 > Ο) V (1 ~ Ο) V l.f < Ο)
Y.:YL της
αγfρr.ουν
οϊ1-:ε: :::ο-:ό
.r;δεν είναι
-~-:αν ίση
(:1.2)
264 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
3.6. 7 Πρόταση. Λ ν είναι ένα υπ:εpψίλ rpu τυυ Ν χαι •1= Λ1 u Λ:2 u
... UArι ΑΕ για χάποιο ·ι: = 1, 2,
'{L:X χ:f.~Ξ i = 1, 2..
τ:ου ε:ίναι ,::Χ-:ο:π:ο :χφοϊι
η σχέση ισοδ1Jναμlας r.0 1J οpίζε:-::χι ως ::pος
Εσ-:ω.
(ο.,,) (hn) {nENln.n=hπ}E (Η)
• f :;:::;;Ο αν οι r.ε:pι-:-:οί αχf(ΧΟ1Jν σ-:ο ο:τότε 9
• f :;:::;;1 αν οι ά.pτιο~ ανήκουν σ-:ο οr.ό-::ε g Ο.
Εa.ίσης cι.ν ποθέσοvμε: ό-:ι οι άpτωι ανήκουν στο .Υ:ι11, -:ό-:ε: για -:ο (ii) (Π::t
p:iδε:~γμ:χ :Hi.5) έχουμε.
λογιχ& στον
f - l χ:χι έ-:σ~ f < Ο.
λUνει όλα τα πρn
πpοbJ,(ψα;c,σ,cωuς yια τη τιχχUτr;τa:
3.6.8 Ορισμός. (i) Εστω j' = (α.rι) ..r;= (b11) Ε -:fJτε:.
ι f ::::;j g :iνν {n ΕΝ I O.n = 611} Ε ,_?ΛΙ
(-)ε:ωρ,~ν-:ας τις ::tχολοvθίε:ς (α.rι) χαι (b11) ως μετο,>ο;ΛΛ<ψε·,ους
χο,Jς αpι~μοl!ς σε διωφιτό χρό,,ο Ν. η 1τω
ζει δϊιο μεοα,;ο;Μ,,με•,ο;;ς τ.οcιvα•;οι,((;c,c.
283.
~ 3.6 ΗΔιά.στια.ση των Ατόμων του R.. 265
(ii) Το σ1)νολο --:ων μη-συμβατ~κών αι,~θμών οplζετα•. ως εξΥ::::
Αν δε συμβολίζο·;με με [αrι] την χλ6:ση ισοδ1Jναμlας της (011) τότε:
• [a,,]~ [Ι,,,] {η Ε Ν 1 = lJrι} Ε
• [οrι] + [lJrι] = [οrι +/Jrι]·
• [α,,] · [b,,]~[ο,,· Ι,,,].
• [υ] είναι το 01Jδέ-:εpο στο~χεLο -:1ις ::pόσliεσ1ις.
• [1]είναι το
Αν τώp::t [1111] i= [u]δηΛαδή -::ι.ν {η Ε JJΙ 1111 t- u} Ε
:= { αrι 1 ::t',Ο.11 # Ο
Ο αν = Ο
[-αη] είναι
[,n] ~ [1] αψο•J {n ε Ν I α,, · ~ 1) ~ {n ε Ν 1
είν::tt εϊιχολο να δειz--:εl ότι δε,, εξ-::ι.p--:(;J,,τ::tt α.--.ό τ•.ς
ανc•.a,οσ<,Jcοος (ο,,), (1,,,).
Εlνα•. ε1)χολο να δείξει κανείς ϊηι η δομή
σώ:_ια, βλ. Θεώp1ι:_ια ;).7.1.
S::)είναι ένα διαταγμένο
"":Ίf.'J.ι"c,ς
αλλ& σε ~τω
284.
266 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
r.αp6:δειγμα -:ο α:n:εφοr;τό :n:ou:n:ροέpyεται α::ό την αχολουΙΊία χ.λ:τ.
μεγ&λο
χ.λr..
1 αν rι Ε Γ{~k := {:3/ϊ l lϊ = 0,1,2 .. }
Ο αν η Ε Ν:31,-1 (:Ι.5)
τελε-
285.
~ 3.7 ΗΔομή του
Τα σωιχε{οι έχων
οι 8ομές συyχροτοUvτοιι σε
267
3.7 Η Δομή των μη-Συμβατικών Πpαyματικών Αριθ
μών και οι Σχετικές Γεωμετρικές Παραστάσεις
λlε: τω,, ιΩιοτfι-:ων του
Οεώpημ:1.
ε:ίναι σχε:-:ιχ& ε:ϊηωλο ,,:1:11τ0Ωε:ίξει Υ.::tνεtς
3.7.1 Θεώρημα. Το είναι ένα διοιταyμέvο σ(:5μα.
λ1ω..1.Ιc:ΙΞΗ: Γι:::ι: a.:::ι:ρ&δε:ιγμα Ύj ε:a.ιμε:pω--:ιχή ιδιϊηη--:α α;-τοδε:ιχvGε:-:αι ως ε:ξf1ς
Εστω [αrι], [lJrι], [r:rι] Ε 1'Η, τότε.
[α.,,] · ([b,,J+ [,,]) [α.,,] · ([b,,+ ,·,,])
[orι·UJrι+r;rι)]
[(α,, · b,,)+ (α,, · ,,,)]
[απ]· [h,,]+ [απ] · [,,,,]. -il
286.
268 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
ομομοpφ,~μός ποι., δια
ισομοpφιχά
= /(.~)-:ό-:ε [r,Γ... .] =
'>. ----- - -' -- - -- j_C __ -
OLU:. Ι 1 f-'e,~ LL(, ,cf-'•J.S.):,L(, ,,;,..ι~
i(,·J + ψ) ~ 1,.,·....Ι + Ι.s •.s... .Ι ~ 1,·+ .s.,. +.s•. .Ι ~ ψ + .s)•
...] < [8, 8 ... .] ισχύει για χ6:Ι'ιε Η ΕΝ
-:ότε: -:ο ω δεν είναι
= {rι Ε Ν I Γ = ιι }
δηλαδf1 r.ε::φ:ισμένο και έ--:σι Α tf_ ~Δ..pα
{Η Ε Ν I τι > r} ε /Υυ για χS:θε Γ Ε Jlζ_ χαι έτσι
lΌ ω λέγεται ά;:ε:φα μεγάλος το δε
... ] είν::tt έν':J.. α.;:ε:φοστό .-.ο~, ε.-.ίσης δε,, :1γf1χε•. στο -11
3.7.3 Ορισμός. 1α χ&θε ·J' = [rn] Ε
της τιμής ως ωωλο(,Οως:
ορίζουμε τη σJ,,:ly-:ηση της απόλυ-
1·1, ~Ί,+ ιι ,~1,1~11
3. 7.4 Πρόταση. Για χάfJε Γ = [Γ-rι] Ε έχο,'.ψε:
11,,,11
ΙΨ{ _;;αν Γ > Ο
αν r = Ο
αν Γ < Ο
{
[rΊ1] αν {η Ε
Ο αν { η Ε
-1,,,1>> {ΗΕΝ
{[,,,] [,·.,,]>ο
1,·,,1~ο
~·[,1i]< Ο
11,,,11~1,1
>0}ε]Λ1
~ Ο) Ε
< 11}ε
(:J.6)
287.
~ 3.7 ΗΔομή του 269
3. 7.5 Ορισμός. Εσ--:ω Ε ~JR--:ό--:ε:
(ί) lΌ .ι· λέγε--:αι πε;:φασμένο (finHe) ή περιορισμένο (lirnHe(l) 12 α,,ν
Ι .r η γ~α χ.:Ί::τοιο η ΕΝ, άπειρος ή απεριόριστος δε αν,, Ι χ Ι> η γ~α
11Ε
(ίί) Το .Ι' λέγε--::.:ι απειροστό (σ~ψ(1ολ•.χ:i .Ι' :c::::Ο) αν για χϊ(Οε η Ε IΓ 1<~
(ίίί) Το .r είναι
(~--:ο εξ-Ι1ς Οα
Elvα~ ;:?οy:.:νές ό-:ι χά.Θε ::ε:τε?ασμένος υccpcoαnατcxo,
αr:ό ένα νέ9ος α;:ειροστών, ό:τως ο
χο,)ς χα•. --:α1πίσουμε όλο'Jς fJσo'Jς
,:ι--'σχσν,..(L σ,σ '~ισ ,.'.,σ .. τ' ,C ._y_'r'νσ',,'C
ιι) ανν .r - y Ο.
κο1Jς. Ε-:σι ψ'Jσιολιογικά οδηγο1J:.ιασ:ε σ-:ον :n:αpακά-:ω Ο?ισμό:
3. 7.6 Ορισμός. (ί) Για χάΟε .Ι" Ε Ή. οpίζο,)με τη μονά.δα του .Ι" ως εξ-Ι1ς:
ιrι(χ) := { .i.JΕ I χ y} (το νέ9ος απειροστών γύρω απ' το .Ι")
(ίί) lΊα χάθε .r Ε ορίζουμε το γαλαξία του ως:
ση
Το
Για
G'(x) = {y Ε I χ - '!J εί,,:.:ι ;:ε:τεpασμένο}
το C(.ι:) είναι -:ο σ,Jvολο όλων (;σων α;:έχουν r:ε;:εpασμένη α:τόστα-
• πι(α) = «το σι)νολο όλων τω,, ά.--.ειρα χο,,τ:i στο:,:,,
• ·rn(O) = ((το σ1Jνολο -:ων :.:~τεφοστώ,,,1 ~του Θ:.: -:ο σ:.ψ}ολtζουμε ε:τίσης
και με ο, (ο μαpό).
Ε::ίσης. ε:;:::;; Ο, δηλ:.:Ο~ αν ε ε πι(Ο), -:ότε το σ,Jνολο,
G (~) ~ {~
ε ε
1 .,· Ε (;(Ο)}
υ~τεp~τpαγμα-:αοl, ;:ο~ α;:έχουν r:ε:τεpασμένη
μεγΥ.λσ 'J:π:ε~:π:ρ:1.γμα--:ιχό ~
288.
270 ΚΕΦ. 3ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
3. 7. 7 Θεώρημα. (i) Ο yαλαΕίαr: ω,'_; μr;δενόc c;(O) Ξ Ο ε{ναι ωc σcJνολο.
χλειστό ως πpος τις πράξεις, της πpόσ'/εσης, rη,α(.σεστ;ς χαι πολλαπλα-
(ίi) 11.uovilioι τοu μη8εΥός ηι(Ο) Ξ ο είναι χλειστή ως προς τις πράξεις της
(;3) ε Ε 1n(O) χαι Ιι Ε Ω(Ο) =? ε · h Ε ηι(U)
ΑΠΟ....'>~ΤΞΠ: (i) ic:στω Ιι, r Ε ι-.-;'(Ο). Τό-:ε 1J1τάρzουν Ι', ς Ι:Ξ -:έτοια ώστε.
1Ιι Ι< Γ χ:.:ι 1(:Ι< .s. 'Αpα,
llι+r:I < Γ+8
llι-r.·ι < Γ+-~
ι ιι · r ι < ϊ · 8
F>:σ•., l1+r:,l1-r: χ:χι lι·r· c:ι.Υf1χουν σ-:ο (.'(Ο). -1[]
(ii) α: Εσ-:ω ε. δ ~ Ο. 'Ap::tIε 1<-fu-,1δ 1<~ γι:>: χ:iΓJε: Γ Ε χαι ε::τομένως,
1ε ± δ 1<Γ. γι::t χά:θε Γ Ε R+ χα•. ε:11:ομένως ε ± δ Ε rrι(O). --ID
(ii) ;3: Εσ-:ω ε ;:;::,Ο χαι b Ε c;(O)
ώστε, ι rι Ι< t. Αλλ&. για χά.θε '('Ε ιt+.
ι ιι. ε Ι< t . Τ = ϊ γ~α χάθε ϊ Ε JR:-' δηλ:ιΩή
() έzο1J:1,ε
ο. -il
3. 7.8 Σχόλtο. Το :τιο :τ&.,,ω Θεώρημα :_ιας λέει ό-:ι:
• Το G(O) εlνα~ ένας ·ποδαχτύλιος του
f Ε R -:έ-:οιο
lεl<f-~Δ..ρα
• Το 'ΙΙΙ,(0) εlνα~ ιδεC:)δες -:0 1J G(O). Είναι δ·1,;:χτό,, να ότ~ είναι
(11ωχiω,ιl) ιδεώδες του G(O). Τότε όμως έzο1J:1,ε χα~
ή νέφος.
χS:θε .ι· ι= Η.
πράyμcπι
289.
~ 3.7 ΗΔομή του 271
Γ - c; Ε JR.'Λpα Τ - .:ι = Ο, αrιοG το Ο εlνα•. το μαναδιχfJ ατ:εφοστfJ του JR.Ετσι
(ίi) Υπαρξη: Jiστω .4 =
Γ Ε Ή. με: .Ι" < Γ, έ-:σι το
το1J IR.
::.ο:εφοστfJ. ό-:ι δεν είναι, -:ότε 1J7i:6:pzε~ r Ε Η.- με
χ - α >Ο.τότε α. + ι· < .ι:, ;-:oJείναι 6:-:ο:το. r:ηo'J α. = s1ψΑ.. Αν .ι; - α. < Ο
τό-:ε :τ:iλ•. έzο~ψε: χ< α-Γ, .-.ο~, ετ:ίσΎjς ::t',τtφϊωχε:ι με -:η,, ε:Ίc•.λογή το,) 11. 'Αpα
J: - α,::::; Ο ii χ -cc:::u. --!!
Το
ψαηι,σκο"c<ή εικόνα των r.pαγ:_ια-:ικC:)ν)). με το
ψccψ,σxc,ccαc" -:ων 7cp::tγμα-:αών,).
3.7.10 Ορtσμός. Ορίζο1J:_ιε -:η συνάρτηση του συμβατικοι) μέρους ως
ωωλο'JΘω:::
sι(·) ,Ο~ R // .ι-sl(x)
όr.ου -:ο sι(χ) εlνα~ ο μοναΩυc:i οpωμένος r Ε τέτοως ώστε .r ·ι·. 11 τ~μή
της σ1)ν:ipτησης sl(x) σ1)[..(5ολίζε-:αι χ:χι ως 0.ι· χα•. λέγε:-::χι -:ο συμβατικό μέ
ρος του χ.
Ετr;ι χά.Θε χ Ε Ο Ξ G(O) έχει μ~α :_ιονα:Ωιχf1 ανά.λυση.
όr.01J Τ" = st(,ι:) Ε Η χα~ ε Ε '111.(0)Ξ L-1.
3.7.11 Θεiψημα. 11 πuνάρτηπη Ht Ο--------" R έχει τις αχόλοuθες 181ότητες:
(ί) Η .c;lείvχι
(ii) .,ι(., ± v) ~ .,ι(.,) ± .,t(v).
(ίiί) Ht(.r· y) = 8t(.r)· Ht(y).
292
Λν τώp:::ι:. χ;:;::,α,
κάθε ε Ε ιt+.
ΚΕΦ. 3 ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
1<
(Ξ3δ Ε ΊR-) [1χ - "1<δ c}I/(χ) - /(α) 1<ε]
τfJτε η
"'fί11) =>
3.9.17 Ορισμός. 11
συνεχής επt του G :;ι:νν η
γι:::ι: χ:iθε χ με e>t(x)Ε G.
: C--------,R., 6:του G' ανοιχτό Ω~&σ-:ημ:;ι: είναι
συνεχ-Ι1ς σε χϊ(Οε .r Ε G. Τσοδι)ναμα, :1,,ν
f (,t(.,)) ~ ,t (f(.r))
L-:η συνέzε~α Θ:ι. δώσουμε ένα χά;-:ως ~Ω~6μοpcρο ;-::;ι:pάΩειγμα συναp-:~σεως.
3.9.18 Παράδειγμα. F.σ-:ω η σ1)ν:iφτηση,
{ ο
/(χ)~ l
l'ό-:ε (ί) 11f είναι
(ii) Η/ είνα•.
'{ΣΗ:
αν ο .r είναι άρρητος
Ε
για κάθε
γ•.α χάΟε
:τα.,,το-:ε άp-
τότε r q. 6μως
(;τι α ::::;j .r .
.--ν Ο ΙΙ
- _)_
-π
Λpχεl
311.
3.9 Βα.σικές Έννοιεςτου Απειροστικού Λογισμού. 293
αcεφυ,,χε:,α•.c,ς. Πp&γμ:::ι:τι αν ο Η είναι
,::Χ-:ο:π:ο, α?ο<, 11 Ε
c.:..υμένω~; }"(ιι.) =
2) /(., 1,~ it:1
3) f(x) + ,11
4) f(x)
5) f(..-J,~ ν7+Ί
6) /(.,) ,~ ;'/:_~
.,,_ ΠΑΡΑΓΩΓΟΙ ΚΑΙ 0ΛΟΚΛΗΡΩ:ΙΑΤΑ.
;:ε:τεpασμένος, αψοϊJ ο ο
τ:ι-α 1 ,'·'.Lχ.' _ "ο·· ε:'ν-'L
ο Ή είν::tt ::αειpο:::ι:χέpαως χα•.
εy:χ:n:-:ό:.ιενης μιας
:n:άνω σ:'Jν οτ:οί:1
χ::,:,,είς. χp:χτϊ>-
3.9.20 Ορισμός. 1<:σ:ω f Α. ----+ 1J μια συν&p-:φ'J. Η κλίση της f στο
r: Ε -4.,ορίζεται ως εξής:
3.9.21 Ορισμός. 1<:σ-:ω f : .4 --------,R μια σJ,,::Χρ-:ηση. 11 ;::ιpάγωγος J' της
j' είν:::ι:ι μια σ1Jν&p-:'JD'J,
J',A ~ /1.,·-.!'(χ)~
οτ:ο-:εδή:τοτε υa.:iρzει η κλίση
~ 3.9 Βα.σικέςΈννοιες του Απειροστικού Λογισμού. 301
~v11Uα"ccC0'1'γε -::ι::: αvτlσ-::οιzε::: τ:pοσαυξήσει::: Δμ Υ.αι Δχ. τη zpήση
Πpοσα·Jξησης:
Δ:ι; = .f'(χ)Δχ + εΔχ ε ~ Ο
Το Δχ είναι α:π:εφοστό και α1)-::ό .--.ροκ(,;.τει .--.:iλt ατ:ό -::ο
εωαω,,σοοuε στη σvv:ip-::Y1σY1 χ= ι.ι(t).
-::η (*) με το έχουμε:
st (~) = f'ϊι·)st (t) + st(ε)st
Ιι 1 (t) = J1(.r)91(t) = f 1(g(t))g1(t)
3.9.28 Σχόλιο.
αλJσίδα::: α~τόppοια. cοΛΛαcΛασησμοο
(i) Οταv -::ο t είναι η ανεξ:ipτη-::Ύj με-::αβλη-::~. -::ϊηε η εξlσωση
rlΊJ
dt
εlνα•. τετριμμένη α?ο<, -::α ατ:λο:π:οωι)ν-::αι.
11)
(ii) Οτα,, όμως υ~ολογίζο~ψε την τ:αpάγωγο 1;;με τη με-::αβλη-::~ χ
ιl.ι·
ως αvεξϊφ-::Ύjττ1 μετα,:5λΎjτf1 και -::η,, di με -::Ύj με-::α(1λη-::f1 ι ως ανεξ:iφτη-::Ύj
-::ότε -::α ΟϊJο
(Yii) ΑψJ6 y = f(.ι:) χαι χ= g(y). τότε α~τό -:ον χανόνα της αλJσίδας έχουμε:
dy ιi.ι;
-;f; Jy = -:i;;= l άρα,
320.
302
pοιπ~χο1';
σ-:α [2:3,31.
ιl.ιι
~ dχ/ιl.ιι
3.9.29Παpcifi.:ιγιια. Rπ-:ω '!J= [siτ1:r +
ΚΕΦ. 3 ΑΠΕΙΡΟΣΤΑ
rlι __ l
J ~J;J = η'ιtJJ
---11
cs,.,cn•oa,,,,τxc -:ον αναγνώστη
Θα τε:λε:ιϊ>-
την -:ου y. Αν ιι = sin.ι; +
Ηfλοιψe: να ,,:τολογί
Υ.:ΥL y = ·111/ 2 α-;:.(; -:ον
-:'Jζ έχ~··τ.
l rln
2/udx
Αλλά υ. = ·ι, +·ιι,, όr.01J υ = ~iη,ι: και Η' = vir+1 :ipα,
rl.ιι d·ι· rl.ιι· 2
- = -+- = -cΌsx+--
rl..r dx rl..r J4x + 1
'λpα ~ = fμ ιι-±~+l -
.,,_ 0λΟΚλΗΡΩ:[ΑΤΑ.
Το r.ρόβλημ:χ του ολc,κλcc,,ωηκο·,
Δ, r.ου r.εpιχλείετα.ι
φων ει)Οε:ιϊ>,, χ = = Ιι χα•.
με:,
των χα-:αχόpJ
το σψβολίζο~ψε:
§ 4.2 ΤuχαίαΠειριiμα.τα.. 327
Σχήμ:χ 4.2. :.Ιr;yανή ::ινάρριφr;::; νομ..σμ&:των
Για ;τ~:φ:iδε•.yμα, α::; υποΟέσουμε ότt :χναpρl;ττουμε ένα νόμισμ1.. Τότε ο
Οειγμ:χτ~κό; χώpος Ω μτ.οpεί να δlδετα~ α;τό:
(ί) Ω = {1{, 1'} αν θεωρούμε 6τι -::χ δ~,;::ιτ::i α;-::οτελέσμα-:α εtvα~ τα «Υ.ε9::ιλή»,
συμβολ. Κ χ:χι «yp:iμμα-:α", συμβολ. r.
(ii) Ω = {Κ,Γ, ()} αν Θεωρο,Jμε 6-:ι το να σταθεί όρθιο το νόμισμ:χ είν:χι ένα
δυνα-:fι ::ι,cο-:έλεσμ::ι.
(iii) Ω = {Κ,Γ, (),Χ} f:!εωpο'J:..ιε 6τ•. -:ο ν:χ χ::.ι.Θεί -:ο νόμισμα. εlνα~ ένα
δυνα-:fι ::ι,cο-:έλεσμ::ι.
Πρέτ.ε~ -:ώpα να παρατηpήσο1,με ό-:ι οι :τεpιπ-:,~σεις (i), (ii), (iii) :τ::t{ όλο
ϊ.Ο'J σχετίζονηι με την ίδια διαδικασία •<ιδεα-:ο•J :-:ειραμα-:ισμούο, :χνάρpιψr;::;
δηλαδή ενός vομ{ιη..ια-:ος, ;τpέ;τει να θεωpούντα•. Ω•.αψιpε-:~κ:i τυχ:χί::t :τεφ:iμα-:::ι.
Για-:ί ό:-:ω::; ε(:-:αμε δε μας ενδ•.α?έρει αν σ-:ρi.βο~;με ένα νόμωμα χ. λπ. :χλλά
τ.όσα δυνα-:-:Χ απο-:ελέσμ:χτα παlpνουμε. Το ηr;μεlο αυ-:ύ θα γίνει -::αόμ::ι π•.ο
χαθαpό στην σ•Jνέχει:χ.
Κάθε δυνα-:ό ενός ιδε:χτοϊ; -:υχαtου ,cεφ:iμ::ιτος (,cου μ:τοpεί
δηλαδiι να ε;ταναληφΟεί α.--.ό τις ίδιες συνΟήχε::;, χαι τ:ου δεν μπορούμε
να ;τρο~λέψουμε το απο-:έλεσμ:i -:ου) λέγε-:αι δειγματοσr;μείο χαι r; ολότη-::χ
όλων -:wν δ~ν:χτών Οειγματοσημείων λέγε-:αι δει yμχτιχός χώ,ους
Ετσι για το ((-:'Jχαlο r.εlραμα), της αν&.~ρι:}ης ε,;ός νομίσμ:χτος ο δειγμα
τ~χός χώρος ε(,;::1.ι ο Ω = {Κ) '} (J;ι:συ -:ο Κ συμβολίζει «Χε(?αλfιι), χαι -:ο} '
σ~μ~ολtζει ,;γρ:Χμμω,.
Στην συνέχεια θα χάνουμε δύο ;3ασιχές r.αρα-:τ;ρ~σεις:
(ί) Ή ψJσr, -:ων Οε•.γματυσημείων Οεν ΙJ;τεισέρχε-:αι στη Οεωρlα μας. Τι::t ;τ:χ
pά:δειγμα -:α ε:μπεφιχ:i τυχαία :-:ει?άμα-:α:
346 ΚΕΦ. 4ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ
... Το ΤΥΧΛ ΙΟ nΕJΡΛ:'νΙΛ ΤΙΙ~ l-'Ωλ-ΙΛΪΚΙΙΣ L( ΡΙΙΝΙΙΣ .
.Σ}:r,ν σ~νέχω:~ θα θεωρήσουμε ένα ::ολύ θεαμ::χτο-:6 εμτ:εφ~χf) μο1,,τέλο μ:ί~ας
για δυωνυμι:v.:ί ::ε1.pάμα-:α (r.εφ6:ματα με δύο Ο•Jνα-::i :zπο-:ελέσματα) . Σ-:r;ν
Σχήμα 4.14. Ρωμαϊκή χρ·~vη.
χρόνου. Αν j;ιοΟέι:ωυμε ό-:ι οι Χ(>1):τε::; είί:>:L συμμε-:ριχές, τότε ατ.ό -:r;ν πρ(;)τη
κούπα και α:τό Υ.:ίθε εΥ.pο~ 1 εχρέει 1/ 2 μονiδα (Ηρους αν:ί μονάδα ηόνσυ
χ .ο.χ . Γεννιέτα :χ:1έσως το εpώ-:r,μα : Με ποια έννοια το παραπάνω είναι ένα
,uχαίη πείpαμα χαι πηu βpfσχεrαι η ϊvχαι6rητα;
Το νερό α::οτελείτα•. α;τό μεγ:iλο αριΟμό μορ(ων. Το τυχαίο πεί.ραμ:χ: ~ρί-
σχετα~ αχριβ<~ς σ-:η του χάθε μuploυ. Δεν μr.οpούμε να εlμ::ω-:ε
,3έ~αωι αν χά:τοω μόριο, θ::ι :τ&:ει :τρο::; -:η μω: 11 την 6:λλη εκροή.
μορίων θεωρο~με. τόσο ;:ερωσότερο :ιαF::t.Πι-
ομαλ6-::ητας: μιιη μάζα θα εχpμύσε~ αr.fι
την :iλλr, (συμμε-::ριχή J·Τ.--.ορο:}με λο~:ιόν
ν::ι. :ιοόμε, ότι. ;.ραχτ~χ:i ά:ιειρο::; ::ι.pιθμός μορίων, δΎjλαδή ε:ια-
να.λαμ,_3:iνο:1με -::ο -::·1χαίο r.pακτικ::ι α:ιειpες ψορες, η μ6:ζ:::ι r.ου εκρέε~
αr.6 Υ.:iθε αρο/1 ε(,;:χι μιπ/1 -::ης ,:ιρχιχής, δr;λ:χδή 1/2 χ:χι Μνει 1ψαΥ.τιΥ.:i -::ην
τ.ιθανό-::Ύjτα ένα συγχεκpψένο μόριο να ;τεpά:σει ·:ι:ιό -::η μια ~ -::ην '1.λλr, εκροή!!~
Εtν:::η ,:λέο•, ξα:iθαρο 6,ι ,ο -:vχαtο ~εί.pαμα. ,:ου αν-:,σ-:ο,χεt σε χάθε σ'J
γχ::::φιμέvο μόριο1 ε~ναt tποδ(;vαμο με την αν&:ρρι:}η ενός vομίπματος Χα~ y:::-
νιχά με το τυχαίυ ;τείpαμα με δϊιυ Ουν:ιτά απυ-::ελέσμ:::ι:τ::ι:. Στη συνέχει:;,. υι Μυ
χοι)πε:; αv-::ισ-::υιχο•)ν με την αv&:ppι}f) δύο νομ•.σμ&:των Υ..ο.Υ..
365.
~ 4.3 Πιθα.νοτητα.347
4.3.2 Παρα.τήι,ηση. Λv χάθε χο'Jτ:α είzε 3, 4, ή · 1: rι ε:χpοέ::: -:ϊηε Θα
είχαμε -::χ λεγόμε,,:χ ::ολυωνυμιχS: ::εφάμα-:α
.,. ΙΙ ΥλΙΚΗ ΡΑΙ3.Δ.ΟΣ.
::1.'·' /Ων'Άα.
Τό-:ε είναι
μ1:χος(α; b) · p
(&-ο)· p
rΙιη p(x)rJJ;
{ (1. = .... J;Ή = lι}
366.
348 ΚΕΦ. 4ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ
T~i
r ι ι
GΣχήμα 4.15. Σ-:οιχειώδης :_ιάζα χα-::i μια αr.ε:φοστ~κ~ μετα-:ό:τωη: rΙιη
p(J;)ιl.ι·
!·b
πι=. n ρ(χ)ιl:ι
-:ο /J, ό:του Η ένας
μάζα -:ης pάβΩου 1του
μεγάλος ψ1Jσιχός
αr.6 τον -:1J7co:
το ε:μβαΜ χ:iτω απ:ό -:η συνάρτηση Y.:tL μεταξ,'; α χαι h.
/(χ)=~. ρ(χ), -:ό-:ε:: ~ι
χαι η J(x) ε:ίναι αχρι~ϊ>ς -:ο .--.ι!J:χνοΟε:ωpΎjτtχό αν&λογο -:ης :π:uχ,,ότη-::χς μ:iζας
Χ·...η γι· :.ιvιύ ιην uvuμ:.ί~u'Jμt: ·J.ν .ίο ,uιχ·J. πωt'νότΥj"';;'Ιλ rηθαvότητας.
367.
~ 4.4 ΧώροιΠιθανότητας και Τυχαία Πειρά.ματα.
4.4 Χώροι Πιθανότητας και Τυχαία Πεφάματα.
(i) Τ'(Ω)= 1.
σ-:n:pοσθε-:ιχό-:ητα. της r.ιθανό-:ητα.ς
4.5 Ένα Μοντέλο Εμβαδο1J για τη Λ,jση
Προβλημάτων Πιθανότητας. [1]
4.5.1 Πρόβλημα. Ενας ,);.όδιχος, ε:n:ειδ/1 δε,, χαcοο(JώUτ,χc
pως η ενοzή του, σvμrιωνi1θηχε να :n:εp:iσε•. ηύ -:ο
349
a+b=1
1
10
§ 4.6 ΓrωμετριχέςΠιθα.vότητες. 355
ν':1. μr;ν έχει τ:ραyμα-:ιχές ρίζες αν τα α Y.':1.l lι είναι συν-;ε-;αyμένες (ιι., lι) , ενός
τυχ':1.ία ε:τιλεγέν-;ος σημείου, -:OJ -;ε-;':1.?-:ημό?'.Ο'J
a1+!/ < 1, α>Ο, lι> Ο.
Λύση. Η εξίσωση 8::χ έχει μιγαδικές λύσεις αν η Οι::χχpίνουσα, Δ
Σχήμ:ι 4 .21 .
(2i/a )'2 +4(lι - 1) είν':1.ι αρνη-:ιχή, δηλ. Δ < Ο ή ::~ν u +b < ι. Ε-:σι το γραμ
μοσκιασμένο η.1ήμ::χ αr.ο-:ελεί τις ευνοϊκές τ:ερι::τώσεις, -;ο δε τεταρτημόριο τ•.ς
δ'..i'i::tτές. Ε::ο:-dνως, γ~·:t τη ζητούμεvη ::ιθ1νό-:ητα έχουμε:
εμ;1αδό(-;pιγώνου) &
μ = = - = - --11
εμβαδό(-:ε-:αρ-:τ,μορ~j) !π ;,;
4.6.4 Ασκήσεις. 1) Ετ:ιλέγουμε τυχ:χί::ι Μυ ::~pιθμο,); :πό το (Ο, 1) Ποο.α
εtνα•. η :τιθ::ι,;ότητα το άθροισμα τους vα είναι :.1εγ::χλύ-:εpο -:o'..i 1, ενώ -;ο
άθροισμ::χ τω,; τετp::χγώνων τους να είναι μιχρό-:ερο του 1. (A ll. 1- !)-
2) ~ : έν':1. τ:ανηγ1)ρι, ;τ:άρχει -:ο τ:αιγνίδι, ό:.ο'..i ένας παtχτης ρtχνει ένα νόμι
σμ::ι σε μ~α υp,~όν-:~:< ε:τιφάνει::ι, ;ωu χαλ'Jτ:-:ε-:::ι, με σχεδ~:<σμέ'.Ι::t. -:ε-:ρά:
γων1, ::λευp:iς ιι. Αν -;ο νόμισμα ()εν κόψει χαμ~ά yp:ι:ψή, :χλλά β?ίσκε-
' . ' ' , , , '-; :.η (ιt,υκ,,ηρω-: ικα σ-; υ .: σω-:t:p~κu κ::t.r.υιυυ τ~τp::t.γωνυu τuτ.:: υ πα~χτ rις
κερδ[ζει. Αν r είναι η :t.χ-:ίνα του νομίσμ::χτος, με τι r.ρέr.ει να ωο,J-:αι
374.
356 ΚΕΦ. 4ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ
το τ:αιγvίδι, θέλει χάθε 11:αlz-:Ύj:: να έχε•.
για χεpδlσει:
3) ~,)ο σημεί:::ι: .1 X::tt Β ετ:ιλέγοvτα•.
εlνα~ η :τιΙΊα,,ότη-:α -:ο Α. να ε:τιλεγεί σ-:ο Ο αr.ό ότ~ το D.
·1) Οι συν-:ε:λε:σ-:ές α κ::tt lι της δευ-:ε:pοβϊ(Ομιας εξίσωσΎjς
+lι=Ο
ε;-:ιλέγον-:αι -:υχαlα αr.6 -:ο διάστημα
p•.ζες -:ης εξίσωσης να ε:Lναι τ:pαγμα-:ιχές:
(i) μιχpό-:ερο α:τό t;--.
(ii) μεγαλ6τεpο αr.6 τα
(iii) ενός χ(ιχλο~, με: δ•.ϊψε-:pο ίση με:
(iv) μεγαλ,J-:ερο α:n:ό το! -:0 1J εμ1'3αδο·J του χ1Jχλο1J -:ης :n:εpί;:τωσης (iii).
4. 7 Δεσμευμένη Πιθανότητα και Ανεξαpτησία .
.,,_ ΔΕΣ:ΙΕΥ:[ΕΝΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ.
4.7.1 Παράδειγμα.
Λόση. Ο δε:ιγμ::η•.χός χϊψος για την ::t',:ipp•.ι~η -:ων τριών νομισμ:iτων είναι ο:
!l = {Kkl.. Ιυυ. Kl 'Κ. Kl Ί .1 Kl.. l Λ.1 ',1 Ί Λ.,1 Ί Ί Ί
Το γεγονϊις ϊιτ•.
έλθει χεψαλ~.
01.,,pο11,οp1ρη, ϊιτ•. -:ο :τpί;ηο νr)μισμα
στον Ω~, 11:01J ;-τεpιέzει
375.
~ 4.7 ΔεσμευμένηΠιθα.νότητα. κα.ι Ανεξαρτησία.. 357
il' ~ { ΚΚΚΚΚΓ,ΚΓΚ,ΚΓΓ)
μfJνο μι:::ι: ένδε•.ξη με --;pεις χεφαλές
ότ•. Ρ12-, είν::tt η νέα .--.ιΓJ:χνό--;ητ::t :π:ου σχε:--;ίζε:--;:χι με: το νέο δε•.γ-
Ω*. να σημειωθεί ϊηι η μiι-δευσμε'Jμένη ;-τιθανfJτη--;α το1J
ίσr; με: Ρ(ΚΚΚ) = !- -11
Λν --;ώρα
του ..-,χ&:τω α:π:ό --;ις χ:χι-
,,ο(φγ•.ες --;ο μόνο μέρος του Α. :π:ου
μ:π:οpεί να zτ1πηθεί α.--.fJ γεωμετpιχ& σr,μεlα είναι --;ο
.ίnΒ
~ 4.7 ΔεσμευμένηΠιθα.νότητα. κα.ι Ανεξαρτησία.. 359
(ii)
,11:-.οι.,ομι.,vμ.ι.,νrj·:-.
-:ης Ρ.
Ετr;ι το δεσμευμένο τυχα.ίο :τείpα.:_ια :n:αpιστ6:νετα.ι με την -:ριά.δα.:
(Ω,,d,PR), D ε
Αξlζει v':J..σημειϊ>σει χ:χνεlς ότι,
είν:::ι:ι
P(D) > Ο,
είναι
Επαναληπτικές Δεσμευμένες Πιθανότη":ες. "Εστω -:ρί:χ ενδεχόμε,,:χ
με Γ(Λ n Β) > Ο -:ϊηε χαι Γ(C:) > Ο (γι:::ι:τί ;) χ:::ι:ι
Γ'(Α I R I C'J ~
Γ(Α.c'ΒΠC)
P,,(.,!nD) _____l_'(_('l_
}-'(~(11) f}7:~1i(
Γ(Λ n Β n CΊ ~ (4 1 C')
Ρ(DΠΓ) Ρ, lJΠ ',
P(AIRΙC')~P(AΙRnC:), με P(RnC')>D
378.
360 ΚΕΦ. 4ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ
.._ .._j,_L<;N..ll-'U..H.-1 .l-'Λ.11lΛ'l'Λ.
Ω Ωσ χ Ωο χ Ωο, Ωο = {Κ.Γ}
{ ΚΚΚ, KKl', ΗΤΚ, KlT, lΊΊ .1ΊΊ{.1Ί(l , lΊ(Κ}
1. Ετσι.
γ:ι. -:ο .--.:χp:χσ--:-Ι1σο~ψε:
Οι .--.ιΓJ:χ,,ότητες γ•.α
11:pέ11:ε:ι vcι. :χθpοίζον--:αι σ--;ο
Ρ(Κ) + P(J') ~ 1. Ρ(Κ IKJ+ P(J' 1Κ) ~ 1. Ρ(Κ 11')+ P(J' 11')~ 1
χα•. f'(Κ) · Τ'(Κ I Κ) · f'(K I ΚΚ) + Τ'(Κ) · f'(K I Κ) · Τ'(Γ I ΚΚ) +
+Ρ(Κ). P(l l K). Ρ(Κ I KJ) + Ρ(Κ). P(J' 1 Κ). P(J' I KJ') +
+Τ'(Γ) · f'(K I Γ) · f'(K I ΓΚ) + Τ'(Γ) · Γ(Κ I Γ) · Γ(Γ I ΓΚ) +
+Ρ(Γ) · Ρ(Γ I Γ) · Ρ(Κ I ΓΓ) + Ρ(Γ) · Ρ(Γ I Γ) · Ρ(Γ I ΓΓ) ~ 1
σ--:ο Σzήμα -·1.2;3έ),:ο,)με:: Ρ(ΚΚΚ) = Ρ(Τ( 1 ΤΠ()Ρ(Ι( 1 Κ)Ρ(Τ).
χ::ιι για τους :iλλο1Jς χλ:iδο1Jς.
0
1
k
n
A0
A1
Ak
An
(AAA . .. A)
(AA...AAE)
(AA...AEA)
. . .
(EA...AAA)
(EE...EAA...A)
. . .
(AA...AEE...E)
k n-k
n-k k
(EE . . . E)
P
PX
X(⋅)
(1-p)n
p(1-p)n-1
pk
(1-p)n-k
pn
(1-p)n
=
n
0
(1-p)n
np(1-p)n-1
=
n
1
p (1-p)n
γιατί #(Α1)=n
pk
(1-p)n-k
+pk
(1-p)n-k
+...pk
(1-p)n-k
= pk
(1-p)n-k
γιατί #(Αk)= n
k
n
k
pn
= n
n
pn
c
v
1η
Δοκιμή
2η
Δοκιμή
3η
Δοκιμή
0 επιτυχίες
1 επιτυχία
2 επιτυχίες
412.
Ήρθε κε-
φαλή ;
κινήσουδεξιά μια μονάδα
κινήσου αριστερά μια
μονάδα
κινήθηκες 4
φορές ;
ΤΕΛΟΣ
στρίψε
ένα νομισμα
Άρχισε
απο
το 0
ΝΑΙ
ΟΧΙ
ΝΑΙ
ΟΧΙ
A
B
C
D
E
ΑΡΧΗ