Svmmarivm
Haec lectio partem de fvnctionibvs exponentialibvs, logarithmicis et hyperbolicis clavdit, qvae vltima cvrsvs est. Eivs eventvs in vnam catenam dedvctivam colligit, qvae a completvdine nvmerorvm realivm proficiscitvr et ad descriptionem parametricam hyperbolae pervenit; ostendit qvomodo haec catena in partibvs antecedentibvs cvrsvs nitatvr, ab indvctione et binomio Newtoniano vsqve ad aeqvationem hyperbolae, et qvomodo cvrsvm Algebrae et Geometriae II praeparet, qvi a fvnctionibvs trigonometricis et coordinatis polaribvs incipit. Desinit in decem provocationibvs, difficilioribvs qvam problemata in lectionibvs proposita, qvae plvres earvm conivngere et ideam propriam invenire postvlant.
Proposita discendi
- Catenam definitionvm et theorematvm partis restitvere, in qvoqve anvlo eventvm antecedentem agnoscendo a qvo pendet.
- Eventvs partis cvm eventibvs partivm antecedentivm conferre et eorvm mvnvs in fvnctionibvs trigonometricis cvrsvs Algebrae et Geometriae II praevidere.
- Problemata solvere qvae monotoniam exponentialis, leges logarithmorvm, inaeqvalitatem et formvlas additionis hyperbolicas conivngvnt.
- Svo arbitrio svbstitvtionem, inaeqvalitatem vel fvnctionem avxiliarem eligere qvae problema non tritvm ad notvm redvcit.
Qvae vnitas consecvta est
Pars a defectv profecta est: in fine partis de generibvs nvmerorvm, potentia sensvm habebat pro rationali, non avtem pro . Eivs eventvs finalis est familia fvnctionvm in tota recta definitarvm, cvm legibvs algebraicis completis, inversis explicitis et interpretatione geometrica. Anvli catenae hi svnt.
Potentia exponentis realis
Lectio de fvnctione exponentiali et potentia exponentis realis definivit , pro , vt svpremvm potentiarvm cvm rationali et . Completvdo exsistentiam svpremi praestitit; densitas nvmerorvm rationalivm inclvsionem pro dedit, et cvm ea monotoniam strictam; inaeqvalitas Bernovlliana longitvdinem intervallorvm inclvsionis circvmscripsit et, cvm proprietate Archimedea, leges exponentivm demonstrare sivit, qvarvm vltimam casv per casvm secvndvm basem et signvm exponentis:
His legibvs, fvnctio exponentialis positiva, iniectiva et stricte monotona evasit; novvm argvmentvm svpremorvm, cvm inaeqvalitate Bernovlliana, demonstravit eam omnes valores positivos svmere, ita vt biiectio ex in sit; et demonstratvm est eam tandem qvadrata svperare.
Nvmervs e
Lectio de nvmero e et exponentiali natvrali basem praestantem elegit. Binomio Newtoniano et inaeqvalitate Bernovlliana demonstravit crescere et decrescere, et definivit vt nvmervm qvem ambae seqventiae inclvdvnt; demonstravit evm etiam svpremvm esse svmmarvm inversorvm factorialivm, errore minore qvam , et irrationalem esse, et, inaeqvalitate fvndamentali et potentia potentiae, demonstravit svpremvm sortivm esse , sine notione limitis. Eventvs fecvndissimvs lectionis est inaeqvalitas fvndamentalis, valida pro omni reali , aeqvalitate solvm in , qvae in omnibvs fere demonstrationibvs posterioribvs redit:
Logarithmvs et aeqvationes
Lectio de fvnctione logarithmo vt inversam exponentialis obtinvit et qvamqve legem exponentivm in legem logarithmorvm vertit; mvtatio basis ostendit omnes logarithmos mvltiplices vnivs esse, et lemma Evclidis demonstravit irrationalem esse. Lectio de aeqvationibvs et inaeqvationibvs exponentialibvs et logarithmicis dvas harvm fvnctionvm proprietates in methodos convertit: iniectivitas exponentes et argvmenta aeqvare sinit, et monotonia inaeqvalitates secvndvm basem servat vel invertit. Difficvltates harvm qvaestionvm propriae, dominivm, solvtiones alienae et valores non positivi variabilis avxiliaris, omnes inde orivntvr qvod exponentialis solvm valores positivos svmit. Vnvs tantvm eventvs illivs lectionis in aliqvo nititvr qvod pars non demonstrat: exsistentia solvtionis aeqvationis sine methodo algebraica, vt , in theoremate valorvm intermediorvm nititvr, in lectione de fvnctionibvs rationalibvs admisso, et in continvitate exponentialis, qvae in lectione de potentia exponentis realis admittitvr; demonstratio vtrivsqve facti ad calcvlvm pertinet. Eivs vnicitas avtem, et bisectio qvae eam locat, ex ordine dedvcvntvr.
Exemplaria et fvnctiones hyperbolicae
Lectio de exemplaribvs incrementi et decrementi demonstravit legem exemplar proprie designare, ideoqve omnem magnitvdinem monotonam qvae eadem proportione in intervallis aeqvalibvs mvtatvr exponentialem esse; inde tempvs dvplicationis et tempvs dimidiationis, datatio per carbonivm 14, lex Newtoniana, linearizatio semilogarithmica et exemplar logisticvm. Postremo lectio de fvnctionibvs hyperbolicis et in cosinvm et sinvm hyperbolicos conivnxit, qvorvm identitas fvndamentalis conseqventia directa legis exponentivm est:
Ex ea secvtae svnt descriptio parametrica rami dextri hyperbolae , cvivs parameter logarithmo recvperatvr, formvlae additionis et fvnctiones inversae, qvae logarithmis exprimvntvr aeqvationes qvadraticas in solvendo. Catena sic in se ipsa clavditvr: exponentialis fvnctiones hyperbolicas gignit, et logarithmvs eas invertit.
Pictvra qvae seqvitvr qvattvor segmenta in vnam catenam colligit. Qvisqve nodvs colvmnae est definitio avt theorema, secvndvm ordinem logicvm nvmeratvs et arcv cvm anvlis antecedentibvs conivnctvs qvibvs eivs demonstratio vtitvr; circvm flvitant fvlcra, id est principia et instrvmenta ad qvae catena itervm atqve itervm recvrrit, qvodqve linea continva cvm anvlis qvi ei nitvntvr conivnctvm et linea pvnctata cvm anvlo in qvo stabilitvr, exceptis iis qvae sine demonstratione admittvntvr avt ex partibvs antecedentibvs provenivnt, qvae vt circvli vacvi pingvntvr. Fvlcro pvlsato omnes anvli qvi eo vtvntvr illvstrantvr, et qvisqve anvlvs ad lectionem remittit in qva demonstratvr.
Fvlcra catenae
- ACompletvdo. Omnis copia non vacva nvmerorvm realivm qvae svperne circvmscripta est svpremvm habet; envntiata est in parte de generibvs nvmerorvm. In hac vnitate sine demonstratione admittitvr.
- BDensitas et proprietas Archimedea. Inter dvos reales distinctos semper est rationalis, et omnis realis ab aliqvo natvrali svperatvr; demonstratae in parte de generibvs nvmerorvm. In hac vnitate sine demonstratione admittitvr.
- CInaeqvalitas Bernovlliana. Si et natvralis est, tvm ; per indvctionem demonstrata in parte de nvmeris natvralibvs. In hac vnitate sine demonstratione admittitvr.
- DBinomivm Newtonianvm. Pro omni natvrali valet ; demonstratvm in parte de nvmeris natvralibvs. In hac vnitate sine demonstratione admittitvr.
- ELemma Evclidis. Si primvs prodvctvm natvralivm dividit, aliqvem factorvm dividit; demonstratvm in parte de nvmeris natvralibvs. In hac vnitate sine demonstratione admittitvr.
- FLeges exponentivm. Pro , et , realibvs valent , et . Constitvitvr in: 3. Leges exponentivm realivm.
- GMonotonia exponentialis. Si , pro realibvs et habetvr si et solvm si ; basi inter et , inaeqvalitas invertitvr. Constitvitvr in: 2. Inclvsio et monotonia.
- HLogarithmvs vt inversa. Pro , si et solvm si ; vnde et . Constitvitvr in: 15. Logarithmvs.
Segmentvm 1 Potentia exponentis realis
- pro omni exponente reali vt svpremvm potentiarvm rationalivm definire et confirmare eam definitionem iam notam prodvcere.
- inter potentias rationales inclvdere et inde monotoniam strictam dedvcere.
- Leges exponentivm realivm demonstrare, potentia potentiae inclvsa, inclvsionibvs qvarvm longitvdinem inaeqvalitas Bernovlliana circvmscribit.
- Fvnctionem exponentialem describere: dominivm, signvm, iniectivitatem, incrementvm sine margine et asymptotvm horizontalem.
- Completvdine et inaeqvalitate Bernovlliana demonstrare exponentialem omnes valores positivos svmere.
Potentia exponentis realis. Si , potentia est svpremvm potentiarvm cvm rationali et ; svpremvm exsistit et, si rationalis est, cvm potentia iam nota congrvit.
Nititvr: A (Completvdo), B (Densitas et proprietas Archimedea). Demonstratvr in: Fvnctio exponentialis et potentia exponentis realis.
Inclvsio et monotonia. Si et , rationales svnt cvm , tvm . Itaqve, si , tvm cvm et cvm ; praeterea pro omni basi positiva.
Vtitvr: 1. Potentia exponentis realis. Nititvr: B (Densitas et proprietas Archimedea). Demonstratvr in: Fvnctio exponentialis et potentia exponentis realis.
Leges exponentivm realivm. Pro , et , realibvs valent et ; prima lege, vnicitate radicis principalis et nova inclvsione, etiam , in omnibvs casibvs signorvm.
Vtitvr: 2. Inclvsio et monotonia. Nititvr: B (Densitas et proprietas Archimedea), C (Inaeqvalitas Bernovlliana). Demonstratvr in: Fvnctio exponentialis et potentia exponentis realis.
Fvnctio exponentialis. Si et , fvnctio in definita est, positiva et iniectiva; si , crescit, omnem marginem svperat et ad sinistrorsvm accedit, et delineatio fvnctionis est eivs reflexio respectv axis .
Vtitvr: 1. Potentia exponentis realis. Nititvr: C (Inaeqvalitas Bernovlliana), G (Monotonia exponentialis). Demonstratvr in: Fvnctio exponentialis et potentia exponentis realis.
Copia imaginvm exponentialis. Si et , pro omni exsistit vnicvs realis cvm : si , est svpremvm rationalivm cvm . Exponentialis est biiectio ex in .
Vtitvr: 4. Fvnctio exponentialis. Nititvr: A (Completvdo), B (Densitas et proprietas Archimedea), C (Inaeqvalitas Bernovlliana), F (Leges exponentivm), G (Monotonia exponentialis). Demonstratvr in: Fvnctio exponentialis et potentia exponentis realis.
Segmentvm 2 Nvmervs e
- Binomio Newtoniano et inaeqvalitate Bernovlliana demonstrare crescere et decrescere, et illam inaeqvalitate , per indvctionem demonstrata, circvmscribere.
- definire vt nvmervm qvem ambae seqventiae inclvdvnt.
- Demonstrare svpremvm esse svmmarvm inversorvm factorialivm, errorem circvmscribere et dedvcere irrationalem esse.
- Inaeqvalitatem fvndamentalem demonstrare et, ea adhibita, svpremvm sortivm esse .
Incrementvm seqventiae. Seqventia stricte crescens est.
Nititvr: D (Binomivm Newtonianvm). Demonstratvr in: Nvmervs e et exponentialis natvralis.
Factorialia et potentiae nvmeri dvo. Pro omni natvrali valet , aeqvalitate solvm si avt ; per indvctionem demonstratvr.
Demonstratvr in: Nvmervs e et exponentialis natvralis.
Margo seqventiae. Pro omni natvrali valet , vbi : qvisqve terminvs svmmae termino progressionis geometricae rationis circvmscribitvr.
Vtitvr: 7. Factorialia et potentiae nvmeri dvo. Nititvr: D (Binomivm Newtonianvm). Demonstratvr in: Nvmervs e et exponentialis natvralis.
Seqventia comes. Seqventia stricte decrescens est.
Nititvr: C (Inaeqvalitas Bernovlliana). Demonstratvr in: Nvmervs e et exponentialis natvralis.
Nvmervs e. Nvmervs , svpremvm terminorvm , satisfacit pro omni natvrali .
Vtitvr: 6. Incrementvm seqventiae, 8. Margo seqventiae, 9. Seqventia comes. Nititvr: A (Completvdo). Demonstratvr in: Nvmervs e et exponentialis natvralis.
Series nvmeri e eivsqve error. Svpremvm svmmarvm est , et pro omni natvrali valet .
Vtitvr: 8. Margo seqventiae, 10. Nvmervs e. Nititvr: A (Completvdo), B (Densitas et proprietas Archimedea), C (Inaeqvalitas Bernovlliana). Demonstratvr in: Nvmervs e et exponentialis natvralis.
Irrationalitas nvmeri e. Nvmervs irrationalis est.
Vtitvr: 11. Series nvmeri e eivsqve error. Demonstratvr in: Nvmervs e et exponentialis natvralis.
Inaeqvalitas fvndamentalis. Pro omni reali valet , et aeqvalitas solvm in habetvr.
Vtitvr: 10. Nvmervs e. Nititvr: B (Densitas et proprietas Archimedea), C (Inaeqvalitas Bernovlliana), F (Leges exponentivm), G (Monotonia exponentialis). Demonstratvr in: Nvmervs e et exponentialis natvralis.
Capitalizatio continva. Si , sortes cvm crescvnt, nvlla attingit et earvm svpremvm est ; pro , svpremvm nvmerorvm est .
Vtitvr: 1. Potentia exponentis realis, 6. Incrementvm seqventiae, 10. Nvmervs e, 13. Inaeqvalitas fvndamentalis. Nititvr: D (Binomivm Newtonianvm), F (Leges exponentivm), G (Monotonia exponentialis). Demonstratvr in: Nvmervs e et exponentialis natvralis.
Segmentvm 3 Logarithmvs et aeqvationes
- vt inversam exponentialis obtinere et qvamqve legem exponentivm in legem logarithmorvm vertere.
- Omnes logarithmos ad vnvm per mvtationem basis redvcere, et eorvm monotoniam signvmqve perscrvtari.
- Lemmate Evclidis demonstrare irrationalem esse.
- Iniectivitatem et monotoniam in methodos convertere ad aeqvationes et inaeqvationes solvendas.
Logarithmvs. Cvm exponentialis basis biiectio ex in sit, pro qvoqve nvmervs est vnicvs realis talis vt , et fvnctio est eivs inversa.
Vtitvr: 5. Copia imaginvm exponentialis. Demonstratvr in: Fvnctio logarithmvs eivsqve proprietates.
Leges logarithmorvm. Pro , positivis et reali valent , et .
Nititvr: F (Leges exponentivm), H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Fvnctio logarithmvs eivsqve proprietates.
Mvtatio basis. Valet ; omnis logarithmvs est natvralis per constantem divisvs, et .
Vtitvr: 16. Leges logarithmorvm. Nititvr: H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Fvnctio logarithmvs eivsqve proprietates.
Monotonia et signvm logarithmi. Fvnctio stricte crescens est si et stricte decrescens si , et si et solvm si .
Nititvr: G (Monotonia exponentialis), H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Fvnctio logarithmvs eivsqve proprietates.
Logarithmi irrationales. Si et natvrales inter se primi maiores qvam svnt, nvmervs irrationalis est; praesertim .
Vtitvr: 18. Monotonia et signvm logarithmi. Nititvr: F (Leges exponentivm), H (Logarithmvs vt inversa), E (Lemma Evclidis). Demonstratvr in: Fvnctio logarithmvs eivsqve proprietates.
Iniectivitas et aeqvationes. Habetvr si et solvm si , et si et solvm si ; aeqvatio vnicam solvtionem habet si , et nvllam si .
Vtitvr: 4. Fvnctio exponentialis. Nititvr: H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Aeqvationes et inaeqvationes exponentiales et logarithmicae.
Monotonia et inaeqvationes. Si , habetvr si et solvm si , et si et solvm si ; si , aeqvivalentiae sensv inverso valent.
Vtitvr: 18. Monotonia et signvm logarithmi. Nititvr: G (Monotonia exponentialis). Demonstratvr in: Aeqvationes et inaeqvationes exponentiales et logarithmicae.
Segmentvm 4 Exemplaria et fvnctiones hyperbolicae
- Exemplar per rationem constantem in intervallis aeqvalibvs designare et tempvs dvplicationis et tempvs dimidiationis obtinere.
- Data exponentialia in plano semilogarithmico linearizare et exemplar logisticvm perscrvtari.
- Cosinvm et sinvm hyperbolicos ex et definire, et eorvm monotoniam perscrvtari.
- Identitatem fvndamentalem demonstrare, ramvm dextrvm hyperbolae parametrice describere, et formvlas additionis fvnctionesqve inversas obtinere.
Ratio constans. Si cvm , tvm pro omnibvs realibvs et ; temporibvs integris est exemplar discretvm cvm , et fvnctio crescit si et decrescit si .
Nititvr: F (Leges exponentivm), G (Monotonia exponentialis), H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Exemplaria incrementi et decrementi exponentialis.
Conversvm rationis constantis. Si positiva et monotona est et qvotiens solvm a pendet, tvm pro aliqvo reali : aeqvatio et monotonia exponentialem determinant.
Vtitvr: 2. Inclvsio et monotonia. Nititvr: B (Densitas et proprietas Archimedea), F (Leges exponentivm), H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Exemplaria incrementi et decrementi exponentialis.
Dvplicatio et tempvs dimidiationis. Si , exemplar in omni intervallo dvrationis dvplicatvr, et in his solis; si , ad dimidivm redigitvr in omni intervallo dvrationis .
Vtitvr: 22. Ratio constans, 20. Iniectivitas et aeqvationes. Nititvr: H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Exemplaria incrementi et decrementi exponentialis.
Linearizatio semilogarithmica. Pvnctvm cvm in delineatione fvnctionis iacet si et solvm si in recta iacet; per dvo pvncta abscissarvm distinctarvm vnica delineatio hvivs formae transit.
Vtitvr: 16. Leges logarithmorvm. Nititvr: H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Exemplaria incrementi et decrementi exponentialis.
Exemplar logisticvm. Fvnctio , cvm , et positivis, stricte crescit inter et , in attingit et eivs delineatio respectv illivs pvncti symmetrica est.
Vtitvr: 4. Fvnctio exponentialis. Nititvr: G (Monotonia exponentialis), H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Exemplaria incrementi et decrementi exponentialis.
Fvnctiones hyperbolicae. Cvm et , cosinvs hyperbolicvs par est, sinvs impar, et , .
Vtitvr: 4. Fvnctio exponentialis. Demonstratvr in: Fvnctiones hyperbolicae.
Monotonia hyperbolica. Sinvs et tangens hyperbolici stricte crescentes svnt, cvm ; cosinvs hyperbolicvs decrescit pro , crescit pro et eivs minimvm est .
Vtitvr: 27. Fvnctiones hyperbolicae. Nititvr: F (Leges exponentivm), G (Monotonia exponentialis). Demonstratvr in: Fvnctiones hyperbolicae.
Identitas fvndamentalis. Pro omni reali valet .
Vtitvr: 27. Fvnctiones hyperbolicae. Nititvr: F (Leges exponentivm). Demonstratvr in: Fvnctiones hyperbolicae.
Descriptio parametrica hyperbolae. Fvnctio est biiectio ex in ramvm dextrvm cvrvae , et eivs inversa pvncto nvmervm attribvit.
Vtitvr: 20. Iniectivitas et aeqvationes, 27. Fvnctiones hyperbolicae, 28. Monotonia hyperbolica, 29. Identitas fvndamentalis. Nititvr: H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Fvnctiones hyperbolicae.
Formvlae additionis. Valent et .
Vtitvr: 27. Fvnctiones hyperbolicae. Nititvr: F (Leges exponentivm). Demonstratvr in: Fvnctiones hyperbolicae.
Fvnctiones hyperbolicae inversae. Valent , pro , et pro .
Vtitvr: 28. Monotonia hyperbolica. Nititvr: H (Logarithmvs vt inversa). Demonstratvr in: Fvnctiones hyperbolicae.
Ad fvnctiones trigonometricas. Catena in se ipsa clavditvr: exponentialis fvnctiones hyperbolicas gignit, et logarithmvs eas invertit. Cvrsvs proximvs cvm circvmferentia faciet qvod haec pars cvm hyperbola fecit.
Argvmentvm oneratvr…