无穷小与无穷大的故事
2012-12-15 05:07
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在无穷小微积分学里面还有一位“无名英雄’,它就是无穷大。应当认识到无穷小与无穷大的概念都是微积分理论研究所需要的(理想数)。
让孩子们“数数”往往数到一百以上就会”出错“,经常又数回来了。对儿童而言,”大数字“在他们的头脑里面很糊涂。我们成年人也怕大数字,也会犯胡涂。什么叫”无穷大“?首先要搞清楚的是,什么叫无穷大整数?比如:
1,2,3,4,5,6,......,......H,H+1,H+2,H+3......
这些“超大数字”H,H+1,H+2是些什么数?是怎么造出来的?有什么用处?怎么用?
在超实数系R中,让变量y=[x],其中[x]代表小于实数x的最大的整数。很明显的是:y=[x]是一个R上的“陈述句“(statement)。按照所谓“转移公理”(TransferAxiom),将该“陈述句”搬到超实数系*R里面也成立。也就是说,当x是超实数时,y就叫”超整数“(Hyperinteger)。原来,在自然数n的后面跟着的是这些”大数字“,即H,H+1,H+2,.....等等。这些大数字究竟有多大,实际上并不要紧,只要知道它们很大,特别的大,就行了。我们不妨把它们叫做”无穷大“。
这些大数字怎么用呢?首先,可以用它们来分割”区间“{a,b],将其分割成无限个长度为无穷小∆x的”子区间“。在这无限多个无穷小的子区间上就好做文章了,比如:讨论连续函数的基本性质以及定积分的概念,证明微积分学的”基本定理“(牛顿-莱布尼兹定理),等等。真的这么灵验吗?当然。J.Keisler的无穷小微积分电子书就是这么干的。实际上,该电子版教材共计989页,在193页就把微积分学”基本定理“搞定了,只占用了1/5的时间。相比之下,我国普通高校的”高等数学“(160学时)教学大纲规定:用72学时讲完微积分学的”基本定理“,占用了几乎一半的学时。我国每年大约有400万在校生需要上”高等数学“这们必修课,整天念(ε,δ)这个”经“,费时费力,而且搞得头脑里面一堆”糊涂“。
有人不相信大数字(无穷大)这么灵验。现在,让我们设想一下:一个有限数字区间[a,b]被分割成无限多的无穷小子区间是个什么样的情景?许多小区间里面连一个实数也没有,全部是超实数。我的老天爷啊,实数这么多还不够用吗?真是奇怪!好奇心就来了。大家知道,灵感总是伴随着好奇心。将来,在这400万学子中间说不定会出现一个数学”莫言“去瑞典斯德哥尔摩领奖呢?......我这不是在做梦吧?
说明:昨天晚上,我问孩子:网购的那本《高等数学》教材怎么没有送到家?她对我说,邮寄到她单位去了,改天给我送回来。对此,我很无奈也。
让孩子们“数数”往往数到一百以上就会”出错“,经常又数回来了。对儿童而言,”大数字“在他们的头脑里面很糊涂。我们成年人也怕大数字,也会犯胡涂。什么叫”无穷大“?首先要搞清楚的是,什么叫无穷大整数?比如:
1,2,3,4,5,6,......,......H,H+1,H+2,H+3......
这些“超大数字”H,H+1,H+2是些什么数?是怎么造出来的?有什么用处?怎么用?
在超实数系R中,让变量y=[x],其中[x]代表小于实数x的最大的整数。很明显的是:y=[x]是一个R上的“陈述句“(statement)。按照所谓“转移公理”(TransferAxiom),将该“陈述句”搬到超实数系*R里面也成立。也就是说,当x是超实数时,y就叫”超整数“(Hyperinteger)。原来,在自然数n的后面跟着的是这些”大数字“,即H,H+1,H+2,.....等等。这些大数字究竟有多大,实际上并不要紧,只要知道它们很大,特别的大,就行了。我们不妨把它们叫做”无穷大“。
这些大数字怎么用呢?首先,可以用它们来分割”区间“{a,b],将其分割成无限个长度为无穷小∆x的”子区间“。在这无限多个无穷小的子区间上就好做文章了,比如:讨论连续函数的基本性质以及定积分的概念,证明微积分学的”基本定理“(牛顿-莱布尼兹定理),等等。真的这么灵验吗?当然。J.Keisler的无穷小微积分电子书就是这么干的。实际上,该电子版教材共计989页,在193页就把微积分学”基本定理“搞定了,只占用了1/5的时间。相比之下,我国普通高校的”高等数学“(160学时)教学大纲规定:用72学时讲完微积分学的”基本定理“,占用了几乎一半的学时。我国每年大约有400万在校生需要上”高等数学“这们必修课,整天念(ε,δ)这个”经“,费时费力,而且搞得头脑里面一堆”糊涂“。
有人不相信大数字(无穷大)这么灵验。现在,让我们设想一下:一个有限数字区间[a,b]被分割成无限多的无穷小子区间是个什么样的情景?许多小区间里面连一个实数也没有,全部是超实数。我的老天爷啊,实数这么多还不够用吗?真是奇怪!好奇心就来了。大家知道,灵感总是伴随着好奇心。将来,在这400万学子中间说不定会出现一个数学”莫言“去瑞典斯德哥尔摩领奖呢?......我这不是在做梦吧?
说明:昨天晚上,我问孩子:网购的那本《高等数学》教材怎么没有送到家?她对我说,邮寄到她单位去了,改天给我送回来。对此,我很无奈也。
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