Лекции и конспекты по математике Примеры решения задч

    Пример 16.4   Множество $ \mathfrak{G}$ из примера 16.1 с операцией "$ \propto$ " является группой. Проверка ассоциативности потребует просмотра 9 троек $ {(\mathfrak{a}\propto\mathfrak{a})\propto\mathfrak{a}}$ , $ {(\mathfrak{a}\propto\mathfrak{a})\propto \mathfrak{b}}$ и т.д. Роль элемента $ \mathfrak{e}$ выполняет элемент $ \mathfrak{a}$ . Обратные элементы: $ {\tilde\mathfrak{a}=\mathfrak{a}}$ , $ {\tilde\mathfrak{b}=\mathfrak{b}}$ .         

Векторы на прямой, плоскости, в пространстве с операцией сложения также образуют группу.

Во всех разобранных примерах операция "$ \propto$ " обладала свойством коммутативности: $ {\mathfrak{a}\propto\mathfrak{b}=\mathfrak{b}\propto\mathfrak{a}}$ . Группа, в которой операция обладает таким свойством, называется коммутативной группой или абелевой группой по имени норвежского математика Н.Х.Абеля.

Если мы рассмотрим множество $ \mathfrak{G}$ , состоящее из квадратных матриц порядка $ n$ с ненулевым определителем и в качестве операции "$ \propto$ " возьмем умножение матриц, то получим группу. Роль элемента $ \mathfrak{e}$ выполняет единичная матрица $ E$ , и для элемента $ \mathfrak{a}$ , являющегося матрицей $ A$ , элементом $ \tilde\mathfrak{a}$ служит матрица $ A^{-1}$ . В этой группе, как мы видели в разделе "Умножение матриц", операция умножения некоммутативна. Такие группы называются некоммутативными.

В коммутативных группах операцию обычно называют операцией сложения и обозначают "$ +$ ", элемент $ \mathfrak{e}$ называют нулем группы и обозначают "0", хотя этот элемент, вообще говоря, числом не является. Элемент $ \tilde\mathfrak{a}$ называют противоположным элементу $ \mathfrak{a}$ и обозначают " $ -\mathfrak{a}$ ".

Если группа некоммутативная, то операцию называют умножением, $ \mathfrak{e}$ называют единицей группы, а элемент $ \tilde\mathfrak{a}$  -- обратным элементом к $ \mathfrak{a}$ и обозначают $ \mathfrak{a}^{-1}$ .

Исходя из требований к операции, данных в определении группы, можно доказать, что в любой группе элемент $ \mathfrak{e}$ только один, что для любого элемента $ \mathfrak{a}$ выполнено условие $ {\mathfrak{a}\mathfrak{e}= \mathfrak{e}\mathfrak{a}=\mathfrak{a}}$ , что элемент $ \tilde\mathfrak{a}$ для элемента $ \mathfrak{a}$ определяется однозначно и что $ {\tilde\mathfrak{a}\mathfrak{a}= \mathfrak{a}\tilde\mathfrak{a}=\mathfrak{e}}$ .

Теории групп посвящены обширные математические исследования. Они эффективно используются в различных областях математики. С помощью теории групп было, например, доказано, что корни многочлена степени выше четвертой нельзя выразить через конечную комбинацию элементарных функций от коэффициентов многочлена.

Основные формулы эквивалентности бесконечно малых.

Третья группа формул связана с показательной функцией. Имеем:

Отсюда

Тогда

 

 

Итак, третья группа формул эквивалентности бесконечно малых


  ,

 ,  (3)

Исследовать интегралы на сходимость:

  а). ; б). .

Решения. а). В качестве опорного интеграла возьмем сходящийся интеграл: . Тогда ; стало быть, исходный интеграл сходится.

 б). В качестве опорного интеграла возьмем расходящийся интеграл: . Тогда ; стало быть, исследуемый интеграл расходится.

  Основная трудность при определении сходимости или расходимости исследуемого интеграла типа  с помощью признаков сравнения состоит в выборе опорного интеграла. В ряде случаев можно реализовать следующую методику. 1). Исследуем подынтегральную функцию исходного интеграла; если особенностей у исходного интеграла больше, чем одна, то разбиваем промежуток интегрирования так, чтобы на каждом участке интегрирования было по одной особенности. 2). Пытаемся упростить выражение подынтегральной функции с помощью эквивалентных преобразований при стремлении переменной к особой точке; полученное выражение можно принять за функцию  и исследовать интеграл . 3). Зная поведение интеграла , реализуем общий или предельный признаки сравнения.

 Пример 7а. Исследовать интегралы на сходимость или расходимость:

Математический анализ Типовые расчеты по математике