Zmienna (matematyka): Różnice pomiędzy wersjami

[wersja nieprzejrzana][wersja przejrzana]
Usunięta treść Dodana treść
Mkaput (dyskusja | edycje)
źródła/przypisy
Linia 1:
{{inne znaczenia|matematyki|[[zmienna|inne znaczenia]]}}
'''Zmienna''' – [[symbol,]] oznaczający wielkość, która może przyjmować rozmaite wartości. Wartości te na ogół należą do pewnego [[zbiór|zbioru]], który jest określony przez naturę rozważanego problemu. Zbiór ten nazywamy zakresem zmiennej.
 
Przeciwieństwem zmiennej jest '''stała''' – jest to wielkość, której wartość nie może się zmieniać – konkretna [[liczba]], [[wektor]], [[macierz]].
 
W [[logika|logice]] zmienna, właściwie '''symbole zmienne''' stanowią drugi obok [[pojęcie pierwotne|symboli stałych]] typ znaków charakteryzujących alfabet języka teorii sformalizowanej.
 
Pojęcie zmiennej jest także fundamentalne w [[Rachunek różniczkowy i całkowy|rachunku różniczkowym i całkowym]]. Zazwyczaj, [[funkcja]] <math>y=f(x)</math> wiąże dwie zmienne, <math>y</math> i <math>x</math>, reprezentujące odpowiednio wartość i [[Argument (matematyka)|argument]] funkcji. Termin "zmienna" pochodzi od faktu, że kiedy argument ''zmienia się'', to wartość również odpowiednio się ''zmienia''.<ref>{{Cytuj stronę|url = http://cstl.syr.edu/fipse/Algebra/part4/append1.htm|tytuł = Appendix One Review of Constants and Variables|autor = Syracuse University|data dostępu = |opublikowany = cstl.syr.edu|język = en|archiwum = https://web.archive.org/web/20141010055901/http://cstl.syr.edu/fipse/Algebra/part4/append1.htm|zarchiwizowano = 2014-10-10}}</ref>.
 
W [[Informatyka|informatyce]], [[Zmienna (informatyka)|'''zmienną''']] określa się nazwę reprezentującą pewną wartość znajdującą się w pamięci komputera.
 
== Geneza pojęcia ==
Pod koniec XVI wieku, [[François Viète]] wysunął ideę reprezentowania znanych liczb i niewiadomych za pośrednictwem liter, współcześnie nazywanych zmiennymi, i przeprowadzania na nich obliczeń na takich samych zasadach jak na liczbach, by ostateczny wynik otrzymać poprzez proste podstawienie. Viete używał spółgłoski dla znanych wartości, a samogłosek dla niewiadomych.<ref>{{Cytuj książkę|nazwisko = Fraleigh|imię = John B.|tytuł = A First Course in Abstract Algebra|rok = 1989|wydawca = Addison-Wesley|miejsce = Stany Zjednoczone|strony = 276|isbn = 0-201-52821-5|wydanie = IV|język = en}}</ref>.
 
W 1637 roku, [[René Descartes|Kartezjusz]] po raz pierwszy zastosował konwencję używania <math>x</math>, <math>y</math>, <math>z</math> dla niewiadomych, a <math>a</math>, <math>b</math>, <math>c</math> dla stałych. Nazewnictwo to, w przeciwieństwie do nazewnictwa Viete'a, jest wciąż powszechnie stosowane.<ref name=":0" />.
 
Również w XVII wieku, [[Isaac Newton]] i [[Gottfried Wilhelm Leibniz|Gottfried Wilhelm Leibnitz]] niezależnie rozwinęli [[rachunek różniczkowy i całkowy]], który w zasadzie polega na rozważaniu, jak [[Nieskończenie małe|infinitezymalna]] zmiana ''zmiennej wielkości'' powoduje odpowiednią zmianę innej wielkości, która jest [[Funkcja|funkcją]] pierwszej zmiennej (wielkości).<ref>{{Cytuj stronę|tytuł = Calculus|url = http://www.math.tamu.edu/~dallen/history/calc1/calc1.html|opublikowany = www.math.tamu.edu|data dostępu = 2015-11-15|nazwisko = Allen|imię = Donald|język = en|data = 1997-04-10}}</ref>. W XVIII wieku, [[Leonhard Euler]] usystematyzował notację rachunku różniczkowego i całkowego, wprowadzając notację <math>y=f(x)</math> dla funkcji <math>f</math>, jej '''zmiennej''' <math>x</math> i wartości <math>y</math>.<ref>{{Cytuj książkę|nazwisko = Dunham|imię = William|tytuł = Euler: The Master of Us All|rok = 1999|wydawca = The Mathematical Association of America|miejsce = |strony = 17, 18|isbn = 978-0883853283|język = en}}</ref>. Do końca XIX wieku, słowo ''zmienna'' było używane praktycznie wyłącznie w kontekście [[Argument (matematyka)|argumentów]] i wartości funkcji.
 
W drugiej połowie XIX wieku, [[Karl Weierstrass]] zastąpił intuicyjne pojęcie [[Granica (matematyka)|granicy]] formalną definicją. Dawna intuicja brzmiała: "kiedy ''zmienna'' <math>x</math> zmienia się i dąży do <math>x_0</math>, to <math>f(x)</math> dąży do <math>g</math>". Weierstrass wprowadził precyzyjną definicję nie posługując się pojęciem "zmienności" i "dążenia": <math>\forall_{\varepsilon > 0}\; \exists_{\delta > 0}\; \forall_{x}\; (|x - x_0| < \delta \implies |f(x) - g| < \varepsilon)</math>.<ref>{{Cytuj książkę|nazwisko = Russell|imię = Bertrand|tytuł = History of Western Philosophy|rok = 1946|wydawca = George Allen & Unwin Ltd|miejsce = Londyn|strony = [https://archive.org/stream/westernphilosoph035502mbp#page/n857/mode/2up 857]|isbn = 0-415-32505-6|autor link = Bertrand Russell|język = en|cytat = "The great mathematicians of the seventeenth century were optimistic and anxious for quick results; consequently they left the foundations of analytical geometry and the infinitesimal calculus insecure. Leibniz believed in actual infinitesimals, but although this belief suited his metaphysics it had no sound basis in mathematics. Weierstrass, soon after the middle of the nineteenth century, showed how to establish the calculus without infinitesimals, and thus at last made it logically secure."}}</ref>.
 
To "statyczne" sformułowanie doprowadziło do współczesnego pojęcia zmiennej, jako symbolu reprezentującego [[Obiekt matematyczny|matematyczny obiekt]], który albo jest niewiadomy (np. w [[Równanie|równaniu]]), albo może być zastąpiony dowolnym elementem danego [[Zbiór|zbioru]] (np. we [[WzórWyrażenie matematycznyalgebraiczne|wzorze]]).
 
== Notacja ==
W matematyce zmienne zazwyczaj zapisuje się używając pojedynczej litery, często również z [[Indeks dolny|indeksem dolnym]], np. <math>x_2</math>. Indeks ten może być liczbą, inną zmienną (<math>x_i</math>), słowem lub jego skrótem (<math>x_{wej}</math> lub <math>x_{wyj}</math>) czy [[Wyrażenie matematyczne|wyrażeniem matematycznym]]. Można też spotkać zmienne nazwane używając kilku liter i cyfr.
 
Według konwencji wprowadzonej przez [[René Descartes|Kartezjusza]] w XVII wieku, początkowe litery alfabetu, np. <math>a</math>, <math>b</math>, <math>c</math> używa się do nazwania znanych wartości, współczynników i parametrów, natomiast litery z końca, np. <math>x</math>, <math>y</math>, <math>z</math> oraz t - do określenia [[Niewiadoma|niewiadomych]] i zmiennych w funkcjach.<ref name=":0">{{Cytuj książkę|nazwisko = Sorell|imię = Tom|tytuł = Descartes: A Very Short Introduction|rok = 2000|wydawca = Oxford University Press|miejsce = Nowy Jork|strony = 19|isbn = |język = en|url = http://www.veryshortintroductions.com/view/10.1093/actrade/9780192854094.001.0001/actrade-9780192854094|data dostępu = 2015-11-15|doi = 10.1093/actrade/9780192854094.001.0001}}</ref>.
 
Dla przykładu, ogólne równanie funkcji kwadratowej można zapisać następująco: <math>ax^2+bx+c</math>, gdzie <math>a</math>, <math>b</math> i <math>c</math> są współczynnikami (nazywanymi także stałymi, gdyż są [[Funkcja stała|funkcjami stałymi]]), a <math>x</math> jest zmienną funkcji.
Linia 35:
! scope="col" | Symbol !! scope="col" | Znaczenie
|-
| <math>a, b, c, d, ...</math> || współczynniki [[Wielomian|wielomianówwielomian]]ów
|-
| <math>a_0, a_1, a_2, ...</math> || alternatywne oznaczenie kiedy ilość współczynników wymagałaby użycia zbyt dużej ilości różnych liter
Linia 43:
| <math>f, g, h</math> || [[Funkcja|funkcje]]
|-
| <math>i, j, k</math> || pewne zmienne [[LiczbaLiczby całkowitacałkowite|liczba całkowitych]] lub indeksy w [[Rodzina indeksowana|rodzinie indeksowanej]]
|-
| <math>n</math> || stała liczbę całkowitą, na przykład ilość obiektów lub stopień [[Równanie|równania]]
|-
| <math>m, n</math> || wymiary [[Macierz|macierzymacierz]]y
|-
| <math>p</math> || [[Liczba pierwsza|liczbę pierwsza]] lub [[prawdopodobieństwo]]
|-
| <math>q</math> || potęga liczby pierwszej lub pewien [[dzielenie|iloraz]]
|-
| <math>r</math> || [[Twierdzenie o dzieleniu z resztą|reszta z dzielenia]]
Linia 57:
| <math>t</math> || [[czas]]
|-
| <math>x, y, z</math> || trzy [[Układ współrzędnych kartezjańskich|współrzędne kartezjańskie]] punktu na [[PłaszczyznaGeometria euklidesowa|płaszczyźnie euklidesowej]] a także odpowiadające im [[Oś współrzędnych|osiom]], kolejne argumenty funkcji
|-
| <math>z</math> || [[Liczby zespolone|liczba zespolona]]
|-
| <math>\alpha, \beta, \gamma, \theta, \varphi</math> || wartości [[Kąt|kątówkąt]]ów
|-
| <math>\varepsilon</math> || dowolnie mała liczba dodatnia, często w kontekście dokładności
Linia 74:
{{wikisłownik|zmienna}}
* [[pojęcie pierwotne]]
* [[zmiennazmienne niezależnazależna (algebra)|zmiennai niezależna]]
* [[zmienna zależna (algebra)|zmienna zależna]]
* [[zmienna (informatyka)|zmienna w informatyce]]