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从中学数学的函数定义看《随机过程》数学抽象错误

已有 6158 次阅读 2023-7-27 00:00 |个人分类:随机过程|系统分类:科研笔记

数学抽象是指从现实世界中提取出研究对象或实际问题的数量关系、空间形式及变化规律,并用数学符号表示为数学概念或数学模型,从而可用数学语言来刻画客观世界的本质属性及内在规律。

在特定的语境中,数学抽象有时是指数学抽象的结果”,有时是指数学抽象的过程数学抽象的方法”。

人教版《数学八年级下册对函数给出了如下定义

一般地,在一个变化过程中如果有两个变量tX并且对于t的每一个确定的值X都有唯一确定的值与其对应那么我们就说t是自变量X是因变量定义Xt的函数,记作X(t)

重点提醒对于每一个自变量t函数因变量X(t)有且仅有一个值与自变量t对应

函数关系有三种表示方法:解析法列表法和图像法

图1为布朗粒子位移观测曲线从图中可以看出布朗粒子在t时刻的位移值X(t)虽然完全随机无法预测但是对于每一个确定的自变量t都有唯一一个确定的因变量值X(t)t对应因此,根据函数定义,布朗粒子在t时刻的位移值X(t)无疑可被抽象为时间t的函数事实上1的布朗粒子位移观测曲线就是图像法表示的函数关系位移与时间之间的数量关系)。

图 布朗运动94-4.png

1 布朗粒子位移曲线函数图像

但是,《随机过程教科书却违反函数定义,将布朗粒子在t时刻的位移X(t)错误地抽象为随机变量X(t)

随机变量X(t) 虽然使用了与时间函数相同的数学符号X(t),但随机变量X(t)并不是时间t的函数随机变量X(t)实质上是样本点ω的函数1)。

1 时间函数X(t)与随机变量X(t)的区别

时间函数.png

随机变量X(t)符号中的t并不是自变量t只是一个时间标记而已随机变量X(t)t时刻有多个或无穷多个值而时间函数X(t)t时刻仅有唯一一个值

随机过程教科书将一个布朗粒子位移X(t)与时间t之间的数量关系错误地抽象为大量布朗粒子位移X(t)与样本点ω之间的数量关系一个ω对应一个布朗粒子),不仅导致随机过程布朗运动理论与物理学实验结果不符,而且在逻辑上不能自洽


参考:

随机过程中的随机变量概念错误及纠正(后印本)

布朗运动理论中的反常问题及原因分析(后印本)




https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1396784.html

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