Большая Советская Энциклопедия (КО) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 413

|(n ) - (n +1)|? 2-n -1 .

Записи регулярно сходящихся последовательностей рациональных чисел называют конструктивными действительными числами (КДЧ). Естественным образом определяются равенство двух КДЧ, порядковые отношения между ними, а также арифметическими действия над ними и операция взятия абсолютной величины. Арифметические операции оказываются алгорифмическими: имеется, например, алгорифм, перерабатывающий всякую пару КДЧ в сумму этих КДЧ. С другой стороны, невозможен алгорифм, распознающий КДЧ среди слов в алфавите 01; невозможен алгорифм, распознающий равенство КДЧ.

  Далее, на основе алгоритмов теории можно определить понятие конструктивной последовательности КДЧ. Для всякой такой последовательности оказывается возможным построить КДЧ, не равное ни одному члену этой последовательности. Это — конструктивный аналог теоремы Кантора о несчётности континуума.

  Могут быть определены понятия конструктивной сходимости конструктивной последовательности КДЧ в себе и к КДЧ. Имеет место теорема полноты, утверждающая, что всякая конструктивная последовательность КДЧ, конструктивно сходящаяся в себе, конструктивно сходится к некоторому КДЧ. Однако конструктивный аналог известной теоремы о сходимости ограниченной возрастающей последовательности опровергается на примере.

  Согласно определению, КДЧ — слова в алфавите 01. Алгорифмы над этим алфавитом можно применять к КДЧ, что открывает возможность строить функцию от действительного переменного как алгорифм, перерабатывающий КДЧ в КДЧ. Надо только, чтобы такой алгорифм был согласован с равенством — равные КДЧ он должен перерабатывать в равные КДЧ. Т. о., получается следующее определение — алгорифм F над алфавитом 01 есть конструктивная функция действительного переменного, если соблюдаются следующие условия: 1) F перерабатывает всякое КДЧ, к которому он применим, в КДЧ; 2) всякий раз, когда F применим к каким-либо КДЧ х, он применим и ко всякому КДЧ у, равному х, и КДЧ F (x ) и F (y ) равны.

  На основе этого определения была разработана конструктивная теория функций действительного переменного. Одним из наиболее интересных её результатов является теорема о непрерывности конструктивных функций: всякая конструктивная функция действительного переменного непрерывна всюду, где она определена. Вместе с тем выяснено, что в теории конструктивных функций не имеют место аналоги классических теорем Вейерштрасса и Кантора о непрерывных функциях на сегменте. В частности, были построены: 1) неограниченная конструктивная (и потому непрерывная) функция на сегменте [0,1]; 2) ограниченная на этом сегменте конструктивная функция, не имеющая точной верхней границы; 3) конструктивная функция, имеющая на сегменте [0,1] точную верхнюю границу, но не достигающая её; 4) ограниченная на сегменте [0,1] конструктивная функция, не являющаяся равномерно непрерывной ни на каком сегменте, содержащемся в сегменте [0,1]. Эти результаты выявляют глубокое отличие конструктивного математического анализа от анализа теоретико-множественного.

  В настоящее время (70-е гг. 20 в.) успешно разрабатываются многие отделы К. м.: конструктивные теории дифференцирования и интегрирования, конструктивная теория метрических пространств, конструктивный функциональный анализ, конструктивная теория функций комплексного переменного и др.

  Лит.: Марков А. А., Теория алгорифмов, «Тр. Математического института АН СССР», 1954, т. 42; Проблемы конструктивного направления в математике, в. 1—5, там же, 1958, т. 52; 1962, т. 67; 1964, т. 72; 1967, т. 93; 1970, т. 113; Фан Динь Зиеу, Некоторые вопросы конструктивного функционального анализа, там же, 1970, т. 114.

  А. А. Марков.

Конструктивная теория функций

Конструкти'вная тео'рия фу'нкций, раздел теории функций, в котором изучаются как приближённые представления функций, так и сами функции, исходя из свойств их приближённых представлений. К. т. ф. оформилась в самостоятельную дисциплину в трудах С. Н. Бернштейна (термин «К. т. ф.» принадлежит ему же), который исходил из идей П. Л. Чебышева, относящихся к наилучшим приближениям функций, интерполированию по способу наименьших квадратов и проблеме моментов.

  Лит.: Бернштейн С. Н., Собр. соч., т. 1 — Конструктивная теория функций [1905—1930], М., 1952; Натансон И. П., Конструктивная теория функций, М.— Л., 1949; Смирнов В. И., Лебедев Н. А., Конструктивная теория функций комплексного переменного, М.— Л., 1964.

Конструктивное направление

Конструкти'вное направле'ние в математике, математическое мировоззрение, связанное с признанием исследования конструктивных процессов и конструктивных объектов основной задачей математики. К концу 19 в. в математике возникло неконструктивное, теоретико-множественное направление, получившее существенное развитие в трудах К. Вейерштрасса , Р. Дедекинда и особенно Г. Кантора . Началось построение теории множеств, претендовавшей на роль фундамента всей математики. В этой теории, в соответствии с изречением Кантора «сущность математики в её свободе», допускался большой произвол при введении «множеств», которые затем рассматривались как законченные «объекты». Однако в начале 20 в. в теории множеств были открыты т. н. антиномии, т. е. противоречия, показавшие, что нельзя любым образом объединить «объекты» в «множества». Попытки преодолеть возникшие трудности были сделаны на пути аксиоматизации теории множеств, т. е. превращения её в аксиоматическую науку наподобие геометрии (см. Аксиоматическая теория множеств ). Это осуществляется так, чтобы всё, требуемое для обоснования математики, получалось на основе аксиом, тогда как известные до сих пор антиномии не проходили бы.

  Первая попытка в этом направлении была предпринята Э. Цермело , опубликовавшим свою систему аксиом теории множеств в 1908. Известные антиномии теории множеств не проходили в системе Цермело, однако гарантий против появления противоречий не было. Возникла проблема обеспечения непротиворечивости аксиоматически построенной теории множеств. Эту проблему выдвинул и пытался решить Д. Гильберт , основная идея которого состояла в полной формализации аксиоматической теории множеств, в трактовке её как формальной системы (см. в ст. Логика ). Задача установления непротиворечивости рассматриваемой теории сводилась бы тогда к доказательству формальной недоказуемости формул определённого вида. Это доказательство должно было быть убедительным рассуждением о конструктивных объектах — формальных доказательствах. Оно, таким образом, должно было укладываться в рамки конструктивной математики . Цепь, поставленная Гильбертом, оказалась недостижимой, что было доказано К. Гёделем в 1931. Однако большой интерес представляет предложенное Гильбертом средство — метаматематика , конструктивная наука о формальных доказательствах, являющаяся частью конструктивной математики. Программу Гильберта можно охарактеризовать как неудавшуюся попытку обосновать теоретико-множественную математику на базе конструктивной математики, в надёжности которой он не сомневался. Самого же Гильберта следует считать одним из основоположников конструктивной математики.

  К. н. можно рассматривать как ответвление основанного Л. Э. Я. Брауэром интуиционизма, программа которого состоит в исследовании умственных математических построений. Близость К. н. к интуиционизму проявляется в понимании дизъюнкций и теорем существования, а также в трактовке закона исключенного третьего. Расхождения между этими двумя направлениями состоят прежде всего в том, что конструктивисты, в отличие от интуиционистов, не считают свои построения чисто умственным занятием; кроме того, интуиционисты рассуждают о неких «свободно становящихся последовательностях» и рассматривают континуум как «среду свободного становления», тем самым привлекая к рассмотрению неконструктивные объекты. К. н. в математике привело к построению особой науки — конструктивной математики.