¿Todas las funciones matemáticas son abreviadas para sumar y restar?

La respuesta es no, en ningún sentido útil, pero es una buena pregunta.

El primer problema es la definición de funciones. El significado de la palabra “función” ha evolucionado con el tiempo. Según la historia del concepto de función, la definición matemática moderna no se resolvió hasta el siglo XIX.

Definición moderna

Según la definición moderna, una función es simplemente una regla que toma un elemento de un conjunto y escupe un elemento de otro conjunto. Tomar el cuadrado de un número es una función del conjunto de números reales al conjunto de números reales. La regla es que tome el número real de entrada, luego multiplique por sí mismo y dé eso como resultado.

Pero esa es una regla extremadamente simple. Técnicamente puedo usar cualquier regla que quiera. Por ejemplo, podría definir la función [matemática] f (x) [/ matemática] donde [matemática] f (x) = 1 [/ matemática] si [matemática] x [/ matemática] es racional y [matemática] f ( x) = 0 [/ math] si [math] x [/ math] es racional. Esta es una regla perfectamente bien definida y por eso podemos llamarla una función. Pero claramente no está relacionado con la adición repetida ni nada de eso.

Expresiones analíticas

Antes de 1800, la mayoría de las personas usaban “función” para referirse a expresiones de forma cerrada, combinaciones de suma, resta, multiplicación, exponenciación y logaritmos y funciones trigonométricas (como [math] \ sin (x) [/ math]), que es mucho más cerca de lo que probablemente estés pensando.

La exponenciación puede considerarse como una abreviatura para la suma de la manera que quiere decir, y el logaritmo es el inverso de la exponenciación.

Pero las funciones trigonométricas están motivadas por la geometría, no por la aritmética. Se relacionan con las proporciones de las patas de los triángulos rectángulos, que no tienen mucho que ver con la suma repetida.

Si puedo reformular su pregunta, “¿se pueden definir todas las funciones matemáticas de acuerdo con algunas operaciones básicas?” La respuesta a eso es sí. Con algunos fundamentos muy básicos, todo lo que se necesita definir es el número 0 y una función que incremente (agregue uno a) un número. Una vez hecho esto, tenemos formas de definir todas las demás funciones basadas en eso.

Sin embargo, y esto es muy importante, no significa que todas las funciones sean “abreviadas” para esta función. Simplemente significa que si hacemos preguntas como:

  • “¿Cuál es el número que viene antes?”
  • “¿Qué sucede cuando hago esto varias veces?”
  • “¿Qué sucede cuando combino estos 2 pares de números con la multiplicación y la suma de esta manera o de esa manera?

Al final, algunos de estos pueden no tener representaciones básicas con suma o multiplicación.

Editar: pares agregados después de los números en las preguntas

¿Todas las funciones matemáticas son abreviadas para sumar y restar?

La matemática no se trata principalmente de números, y una función puede no tener nada que ver con los números.

Una función (matemáticas) es simplemente un mapeo de un conjunto de cosas, un dominio, a otro conjunto de cosas, un codominio o rango, que asigna un elemento único del codominio a cada elemento del dominio. Estos conjuntos pueden ser lo que quieras. Aquí hay una función desde el dominio de los días de la semana hasta el codominio de colores:

  • Lunes [matemáticas] \ a [/ matemáticas] Azul
  • Martes [matemáticas] \ a [/ matemáticas] Amarillo
  • Miércoles [matemáticas] \ a [/ matemáticas] Rojo
  • Jueves [matemáticas] \ a [/ matemáticas] Verde
  • Viernes [matemáticas] \ a [/ matemáticas] Azul
  • Sábado [matemáticas] \ a [/ matemáticas] Rojo
  • Domingo [matemáticas] \ a [/ matemáticas] Blanco

Nada que ver con sumas, restas o números 🙂

Incluso con un dominio y codominio de los números reales, existen funciones que no tienen nada que ver con la suma o la resta. Por ejemplo, la función que envía números racionales a [matemáticas] 1 [/ matemáticas] y números irracionales a [matemáticas] 0 [/ matemáticas]:

[math] f (x) = \ begin {cases} 1 & x \ in \ mathbb Q \\ 0 & x \ notin \ mathbb Q \ end {cases} [/ math]

No exactamente. La mejor manera de pensar en una función es que es una regla que asigna a cada entrada posible, una determinada salida. Muchas veces esta regla implica la suma, resta, multiplicación y división. Por ejemplo, [math] f (x) = x ^ 2 + 3x + 4 [/ math] agrega x a sí mismo x veces, luego agrega 3 veces x y luego agrega 4, y esta es una función válida. Sin embargo, uno puede imaginar reglas más complejas como la función, [matemática] f (x) [/ matemática] que asigna 1 a x si x es racional y asigna 0 a x si x es irracional. Esta función no puede describirse realmente en términos de las 4 operaciones básicas, suma, resta, multiplicación, división.

¿Qué pasa con funciones como [math] \ cos (x) [/ math] o [math] \ sqrt {x} [/ math]? Aunque estas funciones parecen no tener representación con las 4 operaciones básicas, sí lo hacen, ¡pero con un giro! De hecho, se pueden representar como sumas infinitas , y esta representación se conoce como una serie de Taylor . De hecho,

[matemáticas] \ cos (x) = 1 – \ frac {x ^ 2} {2} + \ frac {x ^ 4} {4!} – \ frac {x ^ 6} {6!} +… [/ matemáticas ]

La representación de la serie Taylor es a menudo cómo las calculadoras (y las computadoras), que generalmente solo tienen acceso a las cuatro operaciones básicas, calculan los valores de estas funciones más complicadas.

En cierto modo sí.

Cada fórmula, resuelta en una computadora, se realizó con solo dos números. 1 y 0.

Primero manipulado en un código binario. 0 o 1. Años más tarde en un código octal binario. 000,001,010,011 o 111. Luego hexadecimal y así sucesivamente.

Ensamblado en un lenguaje de máquina a su vez ensamblado en un lenguaje de computadora. Conclusión CADA cosa que ves en la pantalla de una computadora es una combinación de solo dos números. 1 y 0.

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