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第二百二十九章 柯西的微积分规范微积分(第2页)

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可以说,分析学的历史发展是以柯西为分界线的,而后面的数学大师们都可看作是他的门徒。

以严格化为目标,柯西对微积分的基本概念,如变量、函数、极限、连续性、导数、微分、收敛等等给出了明确的定义,并在此基础上重建和拓展了微积分的重要事实与定理。

以下是柯西关于极限的定义:

当属于一个变量的相继大的值无限地趋近某个固定值时,如果最终固定值之差可以随意地小,那么这个固定值就称为所有这些值的极限。

然而柯西的极限思想并不是没有缺陷的。

极限理论在当时还只能说是“比较严格”

,人们不久便发现柯西的理论实际上也存在漏洞。

例如,他用了许多“无限趋近”

、“想要多小就多小”

等直觉描述的语言。

我们在这里不得不提到另外一位传奇的分析学大师——魏尔斯特拉斯。

为什么极限理论的建立需要实数理论?

我们不妨开门见山,首先要问——我们的连续性是否需要实数?柯西列极限的存在性是否需要实数?零点定理的保证是否也需要实数?

如果数系不是连续的,是离散的,那么某些数列的极限是否存在就值得怀疑。

我们知道,现代的极限定义是用实数来定义一个数列的极限值的。

但是对于有理柯西列,放在有理数域,它的极限值就不一定存在。

另外,我们考虑介值定理,最简单的就是零点存在定理。

想象一下一条曲线穿过数轴,直观的判断必然会有零点存在吗?我们说,当然,怎么可能没有零点存在呢。

不过,我们这里已经默认这样一条数轴是连续的,这里就要纠结一下,这里的数是什么,是单纯的有理数嘛?这时还没有实数。

因为有理数尽管是稠密的,但它是离散的,而且无理数还没有被严格定义。

如果不严格定义实数,不是放在实数系去考虑,那么单纯借助极限理论我们无法得到这样美妙且直观的定理。

我们不禁要大声疾呼:

连续性需要实数的严格定义!

柯西列极限的存在需要实数的严格定义!

零点定理的保证也同样需要实数的严格定义!

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