Обозначение знаком времени в математике

Математические обозначения — Википедия

обозначение знаком времени в математике

Формула скорости - математика 4 класс. В 4 классе ученики решают много задач по математике с примением формулы нахождения скорости, времени . знак деления. аn, возведение числа а в степень n (n - показатель степени). Математические обозначения знаки, буквы и сокращения, знак квадратного . Урок призван закрепить знания нахождения скорости, времени, расстояния; знакомит с формулами и учит решать задачи с этими.

Это учебник алгебры, и он содержит весьма традиционные алгебраические обозначения, уже в печатном виде. А вот книга Лопиталя, напечатанная примерно в то же время, в которой уже практически современная алгебраическая нотация. И, наконец, вот пример от Эйлера, содержащий весьма современные обозначения для интегралов и прочего.

Эйлер — популяризировал современное обозначение для числа пи, которое первоначально было предложено Уильямом Джонсом, который рассматривал его как сокращение от слова периметр. Предложенная Лейбницем и сотоварищами нотация довольно долго оставалась неизменной. Происходили небольшие изменения, как, к примеру квадрат x x получил написание x2.

Однако практически ничего нового не появилось. Однако в конце 19 века наблюдается новый всплеск интереса к математической нотации, сопряжённый с развитием математической логики. Были некоторые нововведения, сделанные физиками, такими как Максвелл и Гиббс, в основном для векторов и векторного анализа, как следствие развития абстрактной алгебры. Однако наиболее значимые изменения были сделаны людьми, начиная с Фреге и приблизительно с года, которые занимались математической логикой.

Эти люди в своих устремлениях были близки к Лейбницу. Они хотели разработать нотацию, которая представляла бы не только математические формулы, но и математические выводы и доказательства. В середине 19 века Буль показал, что основы логики высказываний можно представлять в терминах математики. Однако Фреге и его единомышленники хотели пойти дальше и представить так как логику высказываний, так и любые математические суждения в соответствующих математических терминах и обозначениях.

Фреге решил, что для решения этой задачи потребуются графические обозначения. Вот фрагмент его так называемой "концептуальной нотации". К сожалению, в ней трудно разобраться. И в действительности, если посмотреть на историю обозначений в целом, то часто можно встретить попытки изобретения графических обозначений, которые оказывались трудными для понимания.

Но в любом случае, обозначения Фреге уж точно не стали популярными. Потом был Пеано, самый главный энтузиаст в области математической нотации.

обозначение знаком времени в математике

Он делал ставку на линейное представление обозначений. Вообще говоря, в х годах 19 века Пеано разработал то, что очень близко к обозначениям, которые используются в большинстве современных теоретико-множественных концепций. Однако, как и Лейбниц, Пеано не желал останавливаться лишь на универсальной нотации для математики.

Он хотел разработать универсальный язык для. Эта идея реализовалась у него в то, что он назвал интерлингва — язык на основе упрощённой латыни. Затем он написал нечто вроде краткого изложения математики, назвав это Formulario Mathematico, которое было основано на его обозначениях для формул, и труд этот был написал на этой производной от латыни — на интерлингве.

Интерлингва, подобно эсперанто, который появился примерно в это же время, так и не получил широкого распространения. Однако этого нельзя сказать об обозначениях Пеано. Сперва о них никто ничего толком и не слышал.

Но затем Уайтхед и Рассел написали свой труд Principia Mathematica, в котором использовались обозначения Пеано. Думаю, Уайтхед и Рассел выиграли бы приз в номинации "самая насыщенная математическими обозначениями работа, которая когда-либо была сделана без помощи вычислительных устройств". Вот пример типичной страницы из Principia Mathematica. У них были все мыслимые виды обозначений.

Частая история, когда авторы впереди своих издателей: Рассел сам разрабатывал шрифты для многих используемых им обозначений. И, разумеется, тогда речь шла не о шрифтах TrueType или о Type 1, а о самых настоящих кусках свинца.

Я о том, что Рассела можно было встретить с тележкой, полной свинцовых оттисков, катящему её в издательство Кембриджского университета для обеспечения корректной вёрстки его книг. Но, несмотря на все эти усилия, результаты были довольно гротескными и малопонятными. Я думаю, это довольно ясно, что Рассел и Уайтхед зашли слишком далеко со своими обозначениями.

обозначение знаком времени в математике

И хотя область математической логики немного прояснилась в результате деятельности Рассела и Уайтхеда, она всё ещё остаётся наименее стандартизированной и содержащей самую сложную нотацию. Но что насчёт более распространённых составляющих математики? Какое-то время в начале 20 века то, что было сделано в математической логике, ещё не произвело никакого эффекта.

Однако ситуация резко начала меняться с движением Бурбаки, которое начало разрастаться во Франции в примерное сороковые года. Бурбаки придавали особое значение гораздо более абстрактному, логико-ориентированному подходу к математике. В частности, они акцентировали внимание на использовании обозначений там, где это только возможно, любым способом сводя использование потенциально неточного текста к минимуму.

Где-то с сороковых работы в области чистой математики претерпели серьёзные изменения, что можно заметить в соответствующих журналах, в работах международного математического сообщества и прочих источниках подобного рода. Изменения заключались в переходе от работ, полных текста и лишь с основными алгебраическими и вычислительными выкладками к работам, насыщенными обозначениями.

Конечно, эта тенденция коснулась не всех областей математики. Это в некотором роде то, чем занимаются в лингвистике обычных естественных языков. По устаревшим используемым математическим обозначениям можно заметить, как различные области, их использующие, отстают от основной магистрали математического развития. Так, к примеру, можно сказать, что физика осталась где-то в конце 19 века, используя уже устаревшую математическую нотацию тех времён.

Есть один момент, который постоянно проявляется в этой области — нотация, как и обычные языки, сильно разделяет людей. Я имею в виду, что между теми, кто понимает конкретные обозначения, и теми, кто не понимает, имеется большой барьер.

обозначение знаком времени в математике

Это кажется довольно мистическим, напоминая ситуацию с алхимиками и оккультистами — математическая нотация полна знаков и символов, которые люди в обычной жизни не используют, и большинство людей их не понимают.

На самом деле, довольно любопытно, что с недавних пор в рекламе появился тренд на использование математических обозначений. Думаю, по какой-то причине математическая нотация стала чем-то вроде шика.

История математических обозначений

Вот один актуальный пример рекламы. Отношение к математическим обозначениям, к примеру, в школьном образовании, часто напоминает мне отношение к символам секретных сообществ и тому подобному. Что ж, это был краткий конспект некоторых наиболее важных эпизодов истории математической нотации.

В ходе исторических процессов некоторые обозначения перестали использоваться.

Математические обозначения: Прошлое и будущее / Блог компании Wolfram Research / Хабр

Помимо некоторых областей, таких как математическая логика, она стала весьма стандартизированной. Разница в используемых разными людьми обозначениях минимальна.

Как и в ситуации с любым обычным языком, математические записи практически всегда выглядят одинаково. Это зависит от того, насколько они систематизированы и как много смысла можно извлечь из некоторого заданного фрагмента математической записи. Ну, надеюсь, мне удалось донести мысль о том, что нотация развивалась в результате непродуманных случайных исторических процессов. Было несколько людей, таких как Лейбниц и Пеано, которые пытались подойти к этому вопросу более системно.

Но в основном обозначения появлялись по ходу решения каких-то конкретных задач — подобно тому, как это происходит в обычных разговорных языках. И одна из вещей, которая меня удивила, заключается в том, что по сути никогда не проводилось интроспективного изучения структуры математической нотации. Грамматика обычных разговорных языков развивалась веками.

Без сомнения, многие римские и греческие философы и ораторы уделяли ей много внимания.

обозначение знаком времени в математике

И, по сути, уже примерно в года до н. Панини удивительно подробно и ясно расписал грамматику для санскрита. Фактически, грамматика Панини была удивительно похожа по структуре на спецификацию правил создания компьютерных языков в форме Бэкуса-Науракоторая используется в настоящее время. И были грамматики не только для языков — в последнее столетие появилось бесконечное количество научных работ по правильному использованию языка и тому подобному.

Но, несмотря на всю эту активность в отношении обычных языков, по сути, абсолютно ничего не было сделано для языка математики и математической нотации. Это действительно довольно странно. Были даже математики, которые работали над грамматиками обычных языков. Ранним примером являлся Джон Уоллис, который придумал формулу произведения Уоллиса для числа пи, и вот он писал работы по грамматике английского языка в году.

Уоллис был тем самым человеком, который начал всю эту суматоху с правильным использованием "will" или "shall". В начале 20 века в математической логике говорили о разных слоях правильно сформированного математического выражения: Но не о том, что же это всё значило для обозначений выражений. Некоторая определённость появилась в е годы 20 века, когда Хомский и Бакус, независимо разработали идею контекстно-свободных языков.

Идея пришла походу работы над правилами подстановки в математической логике, в основном благодаря Эмилю Посту в х годах 20 века. Но, любопытно, что и у Хомского, и у Бакуса возникла одна и та же идея именно в е. Бакус применил её к компьютерным языкам: И он заметил, что алгебраические выражения могут быть представлены в контекстно-свободной грамматике. Хомский применил эту идею к обычному человеческому языку.

И он отмечал, что с некоторой степенью точности обычные человеческие языки так же могут быть представлены контекстно-свободными грамматиками.

Конечно, лингвисты включая Хомского, потратили годы на демонстрацию того, насколько всё же эта идея не соответствует действительности. Но вещь, которую я всегда отмечал, а с научной точки зрения считал самой важной, состоит в том, что в первом приближении это всё-таки истина — то, что обычные естественные языки контекстно-свободны.

Однако никто из них не рассматривал вопрос разработки более продвинутой математики, чем простой алгебраический язык. И, насколько я могу судить, практически никто с тех времён не занимался этим вопросом. Но, если вы хотите посмотреть, сможете ли вы интерпретировать некоторые математические обозначения, вы должны знать, грамматику какого типа они используют.

Сейчас я должен сказать вам, что считал математическую нотацию чем-то слишком случайным для того, чтобы её мог корректно интерпретировать компьютер.

В начале девяностых мы горели идеей предоставить возможность Mathematica работать с математической нотацией. И по ходу реализации этой идеи нам пришлось разобраться с тем, что происходит с математической нотацией.

Нил Сойффер потратил множество лет, работая над редактированием и интерпретацией математической нотации, и когда он присоединился к нам вон пытаться убедить меня, что с математической нотацией вполне можно работать — как с вводом, так и с выводом.

Часть с выводом данных была довольно простой: Вопрос заключался во вводе данных. На самом деле, мы уже кое-что выяснили для себя касательно вывода. Мы поняли, что хотя бы на некотором уровне многие математические обозначения могут быть представлены в некоторой контекстно-свободной форме.

Поскольку многие знают подобный принцип из, скажем, TEX, то можно было бы всё настроить через работу со вложенными структурами. Но что насчёт входных данных? Один из самых важных моментов заключался в том, с чем всегда сталкиваются при парсинге: Итак, допустим, у вас есть подобное математическое выражение.

Чтобы это понять, нужно знать приоритеты операторов — какие действуют сильнее, а какие слабее в отношении операндов. Я подозревал, что для этого нет какого-то серьёзного обоснования ни в каких статьях, посвящённых математике. И я решил исследовать. Я прошёлся по самой разнообразной математической литературе, показывал разным людям какие-то случайные фрагменты математической нотации и спрашивал у них, как бы они их интерпретировали.

И я обнаружил весьма любопытную вещь: Таким образом, можно утверждать: Можно с некоторой уверенностью сказать, что люди представляют именно эту последовательность приоритетов, когда смотрят на фрагменты математической нотации.

Обнаружив этот факт, я стал значительно более оптимистично оценивать возможность интерпретации вводимых математических обозначений. Один из способов, с помощью которого всегда можно это реализовать — использовать шаблоны. То есть достаточно просто иметь шаблон для интеграла и заполнять ячейки подынтегрального выражения, переменной и так далее. И когда шаблон вставляется в документ, то всё выглядит как надо, однако всё ещё содержится информация о том, что это за шаблон, и программа понимает, как это интерпретировать.

И многие программы действительно так и работают. Но в целом это крайне неудобно. Потому что если вы попытаетесь быстро вводить данные или редактировать, вы будете обнаруживать, что компьютер вам бикает beeping и не даёт делать те вещи, которые, очевидно, должны быть вам доступны для реализации.

Дать людям возможность ввода в свободной форме — значительно более сложная задача. Но это то, что мы хотим реализовать. Итак, что это влечёт? Прежде всего, математический синтаксис должен быть тщательно продуманным и однозначным. Очевидно, получить подобный синтаксис можно, если использовать обычный язык программирования с основанным на строках синтаксисом.

Но тогда вы не получите знакомую математическую нотацию. По крайней мере, если вы захотите представить её в достаточно общем виде. Возьмём, к примеру, "i".

Что это — Sqrt[-1] или переменная "i"? В обычном текстовом InputForm в Mathematica все подобные неоднозначности решены простым путём: Но заглавная "I" не очень то и похожа на то, чем обозначается Sqrt[-1] в математических текстах. И что с этим делать? И вот ключевая идея: Можно было бы подумать: Ну, это бы точно сбивало с толку. Итак, значит, должно быть два "i". Как должна выглядеть особая версия этого символа? У нас была идея — использовать двойное начертание для символа.

Мы перепробовали самые разные графические представления. Но идея с двойным начертанием оказалась лучшей. В некотором роде она отвечает традиции в математике обозначать специфичные объекты двойным начертанием.

  • Урок математики по теме "Скорость. Время. Расстояние". 4-й класс
  • Математические обозначения
  • Урок математики по теме "Формула работы". 3-й класс

Так, к примеру, прописная R могла бы быть переменной в математических записях. А вот R с двойным начертанием — уже специфический объект, которым обозначают множество действительных чисел. Таким образом, "i" с двойным начертанием есть специфичный объект, который мы называем ImaginaryI.

Вот как это работает: Идея с двойным начертанием решает множество проблем. В том числе и самую большую — интегралы. Допустим, вы пытаетесь разработать синтаксис для интегралов. Один из ключевых вопросов — что может означать "d" в интеграле? Что, если это параметр в подынтегральном выражении?

Всё становится очень просто, если использовать DifferentialD или "d" с двойным начертанием. И получается хорошо определённый синтаксис. Оказывается, что требуется всего лишь несколько маленьких изменений в основании математического обозначения, чтобы сделать его однозначным. Потому что вы можете просто ввести что-то, состоящее из математических обозначений, в свободной форме, и оно будет прекрасно понято системой.

И это то, что мы реализовали в Mathematica 3. Конечно, чтобы всё работало так, как надо, нужно разобраться с некоторыми нюансами. К примеру, иметь возможность вводить что бы то ни было эффективным и легко запоминающимся путём. Мы долго думали над. И мы придумали несколько хороших и общих схем для реализации подобного.

Одна из них — ввод таких вещей, как степени, в качестве верхних индексов. Наличие ясного набора принципов подобных этому важно для того, чтобы заставить всё вместе работать на практике. Вот как мог бы выглядеть ввод довольно сложного выражения: Но мы можем брать фрагменты из этого результата и работать с. И смысл в том, что это выражение полностью понятно для Mathematica, то есть оно может быть вычислено.

Из этого следует, что результаты выполнения Out — объекты той же природы, что и входные данные Inто есть их можно редактировать, использовать их части по отдельности, использовать их фрагменты в качестве входных данных и так далее. Чтобы заставить всё это работать, нам пришлось обобщить обычные языки программирования и кое-что проанализировать. Однако, вероятно, более важно то, что мы внедрили поддержку двумерных структур.

Так, помимо префиксных операторов, имеется поддержка оверфиксных операторов и прочего. Если вы посмотрите на это выражение, вы можете сказать, что оно не совсем похоже на традиционную математическую нотацию. Но оно очень близко. И оно несомненно содержит все особенности структуры и форм записи обычной математической нотации.

И важная вещь заключается в том, что ни у кого, владеющим обычной математической нотацией, не возникнет трудностей в интерпретации этого выражения. Конечно, есть некоторые косметические отличия от того, что можно было бы увидеть в обычном учебнике по математике.

К примеру, как записываются тригонометрические функции, ну и тому подобное. Однако я готов поспорить, что StandardForm в Mathematica лучше и яснее для представления этого выражения. И в книге, которую я писал много лет о научном проекте, которым я занимался, для представления чего бы то ни было я использовал только StandardForm.

Однако если нужно полное соответствие с обычными учебниками, то понадобится уже что-то другое. И вот другая важная идея, реализованная в Mathematica 3: Любое выражение я всегда могу сконвертировать в TraditionalForm.

И в действительности TraditionalForm всегда содержит достаточно информации, чтобы быть однозначно сконвертированным обратно в StandardForm. Но TraditionalForm выглядит практически как обычные математические обозначения. Со всеми этими довольно странными вещами в традиционной математической нотации, как запись синус в квадрате x вместо синус x в квадрате и так далее.

Так что насчёт ввода TraditionalForm? Вы могли заметить пунктир справа от ячейки [в других выводах ячейки были скрыты для упрощения картинок — прим. Они означают, что есть какой-то опасный момент. Однако давайте попробуем кое-что отредактировать. Мы прекрасно можем всё редактировать. Давайте посмотрим, что случится, если мы попытаемся это вычислить.

В любом случае, всё равно продолжим. Что ж, система поняла, что мы хотим. Фактически, у нас есть несколько сотен эвристических правил интерпретации выражений в традиционной форме. И они работают весьма хорошо.

Достаточно хорошо, чтобы пройти через большие объёмы устаревших математических обозначений, определённых, скажем, в TEX, и автоматически и однозначно сконвертировать их в осмысленные данные в Mathematica. И эта возможность весьма вдохновляет. Потому что для того же устаревшего текста на естественном языке нет никакого способа сконвертировать его во что-то значимое. Однако в математике есть такая возможность. Конечно, есть некоторые вещи, связанные с математикой, в основном на стороне выхода, с которыми существенно больше сложностей, чем с обычным текстом.

Часть проблемы в том, что от математики часто ожидают автоматической работы. Нельзя автоматически сгенерировать много текста, который будет достаточно осмысленным. Однако в математике производятся вычисления, которые могут выдавать большие выражения. Так что вам нужно придумывать, как разбивать выражение по строкам так, чтобы всё выглядело достаточно аккуратно, и в Mathematica мы хорошо поработали над этой задачей. И с ней связано несколько интересных вопросов, как, например, то, что во время редактирования выражения оптимальное разбиение на строки постоянно может меняться по ходу работы.

И это значит, что будут возникать такие противные моменты, как если вы печатаете, и вдруг курсор перескакивает. Что ж, эту проблему, полагаю, мы решили довольно изящным образом. Была забавная анимация, которая появляется на мгновение, когда курсор должен передвинуться. Возможно, вы её заметили. Однако если бы вы печатали, вы бы, вероятно, и не заметили бы, что курсор передвинулся назад, хотя вы могли бы её и заметить, потому что эта анимация заставляет ваши глаза автоматически посмотреть на это место.

С точки зрения физиологии, полагаю, это работает за счёт нервных импульсов, которые поступают не в зрительную кору, а прямо в мозговой ствол, который контролирует движения глаз. Итак, эта анимация заставляет вас подсознательно переместить свой взор в нужное место.

обозначение знаком времени в математике

Таким образом, мы смогли найти способ интерпретировать стандартную математическую нотацию. Означает ли это, что теперь вся работа в Mathematica должна теперь проводиться в рамках традиционных математических обозначений? Должны ли мы ввести специальные символы для всех представленных операций в Mathematica? Таким образом можно получить весьма компактную нотацию. Но насколько это разумно?

Будет ли это читаемо? Пожалуй, ответом будет. Думаю, тут сокрыт фундаментальный принцип: А кому-то не нужны специальные обозначения. А кто-то пользуется в Mathematica FullForm.

Однако с этой формой весьма утомительно работать. Другая возможность заключается в том, что всему можно присвоить специальные обозначения. Получится что-то наподобие APL или каких-то фрагментов математической логики. Вот другой пример из оригинальной статьи Тьюринга, в которой содержатся обозначения для универсальной машины Тьюринга, опять-таки — пример не самой лучшей нотации.

Она тоже относительно нечитабельная. Прочитайте слова, расставляя ответы в порядке убывания. I вариант — первое слово 1 столбик II вариант — второе слово 2 столбик Кто готов? Улица, Сезам Молодцы, ваши знания помогли вам расшифровать названия передачи. Назовите героев этой передачи. Зелибоба, Бусинка и Кубик Наши друзья ведут здоровый образ жизни, учатся правильно питаться, занимаются спортом.

Увлекаясь ходьбой на лыжах, Зелибоба и Кубик решили всерьёз заняться лыжным спортом и готовиться к Зимним Олимпийским играм, которые пройдут в г. Сочи в году. Соперники преодолели путь 24 метра. Зелибоба пришёл к финишу через 3 минуты, а Кубик через 4 минуты. Один быстрее двигался, а другой медленнее Да, они двигались с разной скоростью. В машине спидометр измеряет скорость Как измерить скорость движущихся тел, у которых нет спидометра?

Что будем учиться измерять на уроке? Математическая константа, иррациональное число. Эйлерв печати — Целая часть числа, антье. Целой частью числа [х] числа х называется наибольшее целое число, не превосходящее х. Функцию [х] называют также "антье от х".

На плоскости Лобачевского — угол между прямой b, проходящей через точку О параллельно прямой a, не содержащей точку О, и перпендикуляром из О на a. Неизвестные или переменные величины. При этом может иметься в виду как реальная физическая величина, временно рассматриваемая в отрыве от своего физического контекста, так и некая абстрактная величина, не имеющая никаких аналогов в реальном мире.

Понятие переменной возникло в XVII. Это понятие требовало для своего выражения новых форм. Такими новыми формами и явились буквенная алгебра и аналитическая геометрия Рене Декарта.

Вклад в развитие координатного метода внес также Пьер Ферма, однако его работы были впервые опубликованы уже после его смерти. Декарт и Ферма применяли координатный метод только на плоскости. С самого начала вектор понимается как объект, имеющий величину, направление и необязательно точку приложения.

Сам знак вектора ввёл в использование французский математик Огюстен Луи Коши в году. Происхождение этих символов неясно, но, скорее всего, они ранее использовались в торговом деле как признаки прибыли и убытка. ОутредГ. До него использовали чаще всего букву M, хотя предлагались и другие обозначения: РанГ. До них часто использовали также букву D. Попытка Американского национального комитета по математическим стандартам National Committee on Mathematical Requirements вывести обелюс из практики оказалась безрезультатной.