Unendlichzeichen

Vorlage:Mathematische Zeichen Das Unendlichzeichen ($\mathrm{\infty }$ oder ∞) ist ein mathematisches Zeichen, mit dem Unendlichkeit symbolisiert wird. Es ähnelt einer liegenden Ziffer Acht. In der Bedeutung als unendlich große Zahl wurde es 1655 von dem englischen Mathematiker John Wallis eingeführt. Die Gründe für diese Wahl sind nicht restlos geklärt; möglicherweise entstand es aus einer Ligatur ↀ des römischen Zahlzeichens CIƆ für die Zahl 1000, oder als geschlossene Variante des letzten griechischen Kleinbuchstabens ω (Omega). Je nach Schriftart sind die beiden Schleifen gleich groß, oder die linke kleiner.

In der modernen Mathematik wird das Unendlichzeichen vor allem zur Beschreibung von Grenzwerten bei Folgen und Reihen eingesetzt. Als Symbol wird es mit übertragener Bedeutung auch außerhalb der Mathematik verwendet.

Geschichte

Der Mathematiker John Wallis gilt als einer der Pioniere der Infinitesimalrechnung. In seinen Arbeiten entwickelte er unter anderem das Prinzip der Indivisiblen von Bonaventura Cavalieri weiter. Gleich zu Beginn seines in lateinischer Sprache geschriebenen Werks über Kegelschnitte De sectionibus conicis aus dem Jahr 1655 schreibt er:

An dieser Stelle nimmt Wallis eine signifikante Modifikation des cavalierischen Prinzips vor. Bei ihm besteht eine flache geometrische Figur nicht aus einzelnen Linien, sondern aus Parallelogrammen. Deren Höhe gibt er als $\frac{1}{\mathrm{\infty }}$, also als unendlich kleinen Teil der Gesamthöhe der Figur, an. Mit dem Symbol $\mathrm{\infty }$ bezeichnet er dabei eine unendlich große Zahl.

Römische Zahlzeichen nach Freigius (1582)

Warum Wallis gerade dieses Symbol wählte, ist nicht genau bekannt. Er kannte es vermutlich als eine aus dem 7. Jahrhundert stammende Ligatur ↀ des römischen Zahlzeichens CIƆ (auch M) für die Zahl 1000. Der niederländische Mathematiker Bernard Nieuwentijt verwendete 1695 in seinem Werk Analysis infinitorum ebenfalls ein kleines m als Zeichen für Unendlichkeit. Anderen Autoren zufolge entstand das Zeichen aus einer geschlossenen Variante des letzten griechischen Kleinbuchstabens ω (Omega). Interpretationen des Zeichens als Lemniskate, Möbiusband oder auf der Seite liegende Zahl 8 (Vorlage:EnS) sind modernerer Natur.

Zu Beginn des 18. Jahrhunderts findet sich das Unendlichzeichen in der Literatur meist im Zusammenhang mit dem Begriff des unendlich Kleinen. Bei Gottfried Leibniz und Isaac Newton galt dessen Bedeutung und Zulässigkeit noch als mathematisches und philosophisches Problem. Erst mit Leonhard Euler, der einen formalen Standpunkt einnahm und im Gegensatz zu Leibniz und Newton metaphysische Legitimationen von unendlich kleinen Größen verwarf, wurde das Unendlichzeichen in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts zum festen Bestandteil der mathematischen Symbolsprache. Im Verlauf des 19. Jahrhunderts wurde dann die Theorie der infinitesimalen Größen durch die mathematisch stringentere Theorie der Differenzial- und Integralrechnung ersetzt. Seitdem dient das Unendlichsymbol vor allem zur Beschreibung von Grenzwerten bei Folgen und Reihen.

Verwendung

In der modernen Mathematik wird das Unendlichzeichen vor allem verwendet, um potentielle Unendlichkeit darzustellen. Strebt eine Folge von Zahlen $a_1,a_2,\dots$ gegen einen Grenzwert $a$, so wird dieser Sachverhalt durch

$\underset{n\to \mathrm{\infty }}{\lim }{a}_n=a$

notiert. Dabei symbolisiert $n\to \mathrm{\infty }$, dass die natürliche Zahl $n$ beliebig groß werden soll. Das Unendlichzeichen selbst stellt hierbei jedoch keine natürliche Zahl dar. Eine Reihe, also eine unendliche Summe der Glieder einer Folge, wird entsprechend durch

$\sum _{i=1}^{\mathrm{\infty }}{a}_i=\underset{n\to \mathrm{\infty }}{\lim }\sum _{i=1}^n{a}_i$

notiert. Für reelle Zahlenfolgen wird auch bestimmte Divergenz definiert und man schreibt dann

$\underset{n\to \mathrm{\infty }}{\lim }{a}_n=\mathrm{\infty }$.

Entsprechend wird ein nach oben unbeschränktes Intervall reeller Zahlen mit $[a,\mathrm{\infty })$ bezeichnet. In der Integralrechnung werden auch uneigentliche Integrale der Form

$\underset{a}{\overset{\mathrm{\infty }}{\int }}f(x)dx=\underset{b\to \mathrm{\infty }}{\lim }\underset{a}{\overset{b}{\int }}f(x)dx$

betrachtet. Bestimmte Divergenz kann auch nach $-\mathrm{\infty }$ erfolgen und daher gibt es auch nach unten oder beidseitig unbeschränkte Intervalle und entsprechende Integrale. In der Topologie wird auch eine Erweiterung der reellen Zahlen um die beiden Elemente $+\mathrm{\infty }$ und $-\mathrm{\infty }$ betrachtet, in der dann bestimmt divergente Folgen ebenfalls konvergieren. Mit

$\Vert f{\Vert }_{\mathrm{\infty }}=\underset{p\to \mathrm{\infty }}{\lim }\Vert f{\Vert }_p$

wird auch die Supremumsnorm einer (beschränkten) Funktion bezeichnet, welche als Grenzwert der L^p-Normen für $p\to \mathrm{\infty }$ entsteht.

Symbolik

Das Zeichen $\mathrm{\infty }$ wird mit unterschiedlichen Bedeutungen auch außerhalb der Mathematik verwendet, unter anderem als Symbol für

• ein logisches Paradoxon oder einen Teufelskreis, beispielsweise in Form des Ouroboros, einer Schlange, die sich selbst in den Schwanz beißt
• Ganzheit, beispielsweise auf den Tarotkarten Der Magier und Kraft
• lange Beständigkeit, beispielsweise auf der Flagge der kanadischen Métis
• einen unendlich weit entfernten Punkt, beispielsweise bei der Entfernungseinstellung in einer Kamera
• steht für Ewigkeit und Beständigkeit in der Liebe und Freundschaft

Als Markenzeichen wird es beispielsweise bei der Lautsprechermarke Infinity, der Automarke Infiniti und der Software Microsoft Visual Studio verwendet. Es findet sich auch in dem Label ♾ für säurefreies und damit lange haltbares Papier.

Objektive z. B. in der Fotografie müssen mittels der Entfernungseinstellung scharf gestellt werden. Die axiale Einstellung relativ zur Filmebene verläuft dabei nicht linear zur Objektentfernung. Für große Distanzen (abhängig von der verwendeten Brennweite) muss nicht mehr sehr präzise eingestellt werden, da die Werte sehr dicht beieinander liegen. Ab einer bestimmten – von der Objektivkonstruktion abhängigen – Entfernung werden alle Objekte gleichzeitig als scharf empfunden. Diese Einstellung ist auf Objektiven meist mit Unendlich ($\mathrm{\infty }$) markiert.

Ein regenbogenfarbenes Unendlichkeitssymbol wird auch von der Neurodiversitätsbewegung verwendet, um die unendliche Vielfalt des Autismus-Spektrums und der menschlichen Wahrnehmung zu symbolisieren.

Kodierung

Das Unendlichzeichen in verschiedenen Schriftarten

Das Unendlichzeichen wird in Computersystemen folgendermaßen kodiert:

Kodierung in Unicode, HTML und LaTeX

Zeichen	Unicode		Bezeichnung	HTML			LaTeX
	Position	Bezeichnung		hexadezimal	dezimal	benannt
∞	U+221E	Vorlage:Kapitälchen	Unendlichkeit	∞	∞	∞	\infty

Abwandlungen des Unendlichzeichens sind folgende Zeichen:

Kodierung in Unicode, HTML und LaTeX

Zeichen	Unicode		Bezeichnung	HTML			LaTeX
	Position	Bezeichnung		hexadezimal	dezimal	benannt
∝	U+221D	Vorlage:Kapitälchen	proportional zu	∝	∝	∝	\propto
⧞	U+22DE	Vorlage:Kapitälchen	mit Vertikalstrich negierte Unendlichkeit	⋞	⋞
♾	U+267E	Vorlage:Kapitälchen	Zeichen für säurefreies Papier	♾	♾
⧜	U+29DC	Vorlage:Kapitälchen	unvollständige Unendlichkeit	⧜	⧜
⧝	U+29DD	Vorlage:Kapitälchen	Bogen über Unendlichkeit	⧝	⧝

Siehe auch

• Endlosknoten

Literatur

• Vorlage:Literatur
• Vorlage:Literatur
• Vorlage:Literatur

Weblinks

• Eintrag bei decodeunicode.org
• Bedeutung für die Jugend bei unendlich-zeichen.de