函数的由来,一次函数的由来小故事?( 二 )


首先用极限概念给出导数正确定义的是捷克数学家波尔查诺,他把函数f(x)的导数定义为差商Δy/Δx的极限f′(x),他强调指出f′(x)不是两个零的商 。波尔查诺的思想是有价值的,但关于极限的本质他仍未说清楚 。
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,然后去完成牛顿的愿望 。但柯西的叙述中还存在描述性的词语,如“无限趋近”、“要多小就多小”等,因此还保留着几何和物理的直观痕迹,没有达到彻底严密化的程度 。
为了排除极限概念中的直观痕迹,维尔斯特拉斯提出了极限的静态的定义,给微积分提供了严格的理论基础 。所谓 an=A,就是指:“如果对任何ε>0,总存在自然数N,使得当n>N时,不等式|an-A|<ε恒成立” 。
这个定义,借助不等式,通过ε和N之间的关系,定量地、具体地刻划了两个“无限过程”之间的联系 。因此,这样的定义是严格的,可以作为科学论证的基础,至今仍在数学分析书籍中使用 。在该定义中,涉及到的仅仅是数及其大小关系,此外只是给定、存在、任取等词语,已经摆脱了“趋近”一词,不再求助于运动的直观 。
众所周知,常量数学静态地研究数学对象,自从解析几何和微积分问世以后,运动进入了数学,人们有可能对物理过程进行动态研究 。之后,维尔斯特拉斯建立的ε-N语言,则用静态的定义刻划变量的变化趋势 。这种“静态——动态——静态”的螺旋式的演变,反映了数学发展的辩证规律 。

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