古今中外极限思想的发展历程

如题所述

古今中外极限思想的发展历程如下:

极限的思想是近代数学的一种重要思想。它可以追溯到古代,刘徽的割圆术就是建立在直观基础上的一种原始的极限思想的应用,通过圆内接正多边形细割圆,并使正多边形的周长无限接近圆的周长,进而求得较为精确的圆周率。

古希腊人的穷竭法也蕴含了极限思想,但由于希腊人“对无限的恐惧”,他们避免明显地“取极限”,而是借助于反证法来完成了相关的证明。极限思想的进一步发展是与微积分的建立紧密相关的。最初,牛顿和莱布尼茨以无穷小概念为基础建立微积分,后来因遇到了逻辑上的困难,在他们的晚期都不同程度地接受了极限思想。

但牛顿的极限观念仍是建立在几何直观上的,没有得出极限的严格表述。他所运用的极限概念,只是接近于下列直观性的语言描述:“如果当n无限增大时,无限地接近于常数A,那么就说以A为极限。”由于缺乏严格的极限定义,无穷小量的概念模糊,使得微积分的理论基础并不牢固。在微积分大范围应用的同时,关于微积分基础的问题也越来越严重。

关键问题是无穷小量究竟是不是零?无穷小及其分析是否合理?由此而引起了数学界甚至哲学界长达一个半世纪的争论。其中英国哲学家、大主教贝克莱对微积分的攻击最为激烈,他称牛顿定义的流数(即导数)为“消失的量的鬼魂”。由此引发了第二次数学危机。

到了19世纪,法国数学家柯西在前人工作的基础上,比较完整地阐述了极限概念及其理论,他在《分析教程》中指出:“当一个变量逐次所取的值无限趋于一个定值,最终使变量的值和该定值之差要多小就多小,这个定值就叫做所有其他值的极限值,特别地,当一个变量的数值(绝对值)无限地减小使之收敛到极限0,就说这个变量成为无穷小。”

柯西把无穷小视为以0为极限的变量,这就澄清了无穷小“似零非零”的模糊认识。这就是说,在变化过程中,它的值可以是非零,但它变化的趋向是零,可以无限地接近于零。柯西试图消除极限概念中的几何直观,作出极限的明确定义。

后来,魏尔斯特拉斯在前人工作的基础上消除了其中不确切的地方,给出现在通用的极限定义(即“称数列{xn}以a为极限,如果对任何ε>0,总存在正整数N,使得当n>N时, |xn-a|<ε不等式恒成立)、连续的定义,并把导数、积分严格地建立在极限的基础上,从而给微积分提供了严格的理论基础。

极限思想:

极限的思想是近代数学的一种重要思想,数学分析就是以极限概念为基础、极限理论(包括级数)为主要工具来研究函数的一门学科。

所谓极限的思想,是指用极限概念分析问题和解决问题的一种数学思想。用极限思想解决问题的一般步骤可概括为:对于被考察的未知量,先设法构思一个与它有关的变量,确认这变量通过无限过程的结果就是所求的未知量;最后用极限计算来得到这结果。

极限思想是微积分的基本思想,数学分析中的一系列重要概念,如函数的连续性、导数以及定积分等等都是借助于极限来定义的。如果要问:“数学分析是一门什么学科?”那么可以概括地说:“数学分析就是用极限思想来研究函数的一门学科”。



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