どーも、黒猫のラグさんです。
前回の記事
から3ヶ月経ちまして、超微分界隈も予想外に大きくなりました。そんな中で先の記事でめんどくさくなって放棄した超・Taylorの定理が話題だと7777777氏から聞いて、さすがに一筆認めねばと思い筆を取りました。というわけで今回は、私の超・Taylorの定理に関する妄想(ここ重要)をご紹介していきます。めんどくさいから1付近での議論だけに留めますけどね。
以降で論ずる関数は全て
なる帰納関数をE関数と呼ぶ。
Taylor展開における
ちなみに、名前は構成要素(Element)からとってます。いい関数という訳ではあんまりないです
なる関数
超・Taylorの定理を考える上で多くの人が苦しんだであろう部分が演算の部分でしょう。超微分はそもそもテトレーションを良さげに解析したいという発想に端を発しているだけあり、普段我々が使うような代数的演算は大体レベルを下げられてしまうのです。
で、演算レベルが下がるならそれも組み込んでしまえばいいと言うのがダイヤモンド演算子の発想です。元々冪乗と同格の演算になると考えていたので^に似た(?)
関数
なる
超微分可能性は
と
そうなるように定義したんだからそりゃそうだよね、という結果になりました。
なお、しれっとSMDの極限と超微分の交換を無条件に行っています。そのため、厳密にはこれは証明とは言えません。
数列
微分係数列
まず、
より成り立つ。
また、
となり成立する。
このことと一次方程式の解の唯一性から、
だいぶ雑な論証ですが、大体こんな感じで示せるでしょう、というお話でした。a辺りを上手いこと応用すればもっとシンプルに示せるかも知れません。
表現性補題は超・McLaughlin展開の存在を保証する補題と言えます。関数に対して超微分係数列はユニークに定まりますが、その逆も成り立つということをこの補題は主張します。この記事の本質8割はこの補題と言っても過言ではありません。
で、この補題の何がそんなに重要かと言うと、数列
補題1・2より直ちに従う。
驚くほど呆気なく終わってしまいましたが、以上でSMDが超・McLaughlin展開に類するものであることが示されました。「類する」と煮えきれない言い方にしているのは、指数的対数冪のようにまた異なる形が発見される可能性があるためです。ダイヤモンド演算なんて特殊なものを使っているので、正直なところ私も「これこそが超・McLaughlin展開なんだ!」と自信を持って言うことはできません。ただ、これがひとつの形であることは確かであろう、とだけ書き残しておきます。
後は雑な証明のようなものたちが厳密化されると良いなぁ…
ただし、ここでの収束は一様収束であるとする。
7777777氏がTwitterでぼやいてたやつ です。極限の収束とかの厳密性はガン無視してますが、一応こんなものが考えられるよーってだけ。