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1701016071 ▲ 图5.4.1 求定周长矩形最大面积的示意图 5.4.1
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1701016073 再看牛顿早先怎样求y=xn的微商。牛顿在《求积术》一文中有如下的论述:
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1701016075 设量x均匀地变动一个无穷小量h,在x变成x+h的同时,xn变成(x+h)n,它等于
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1701016080 注意到
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1701016085 将此式两端除以增量h,得比式(称为差商)
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1701016090 现在令增量h消失,差商的最终比值是xn的微商nxn-1.
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1701016092 牛顿用上面的论证得出y=xn的微商(现称为导数)是nxn-1,结论正确,但是论证显然不够严格.开始时增量h不是0,于是在求值时可以约去h,可是后来又令增量h消失,h又等于0了。这在逻辑上是说不通的。
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1701016094 2.贝克莱主教的批评
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1701016096 和费马同时代的数学家,都普遍地使用无穷小量分析。在牛顿正式创立微积分的许多论述中,也大量使用这种无穷小量方法。
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1701016098 由于论证不够严格,后人不断地批评这种演算。最严厉的批判来自英国的贝克莱大主教。1734年,贝克莱以“渺小的哲学家”之名出版了一本标题很长的书《分析学家;或一篇致一位不信神数学家的论文,其中审查一下近代分析学的对象、原则及论断是不是比宗教的神秘、信仰的要点有更清晰的表达,或更明显的推理》。在这本书中,贝克莱对牛顿的理论进行了攻击,他嘲笑无穷小量是“已死量的幽灵”。马克思在他的《数学手稿》中也说,把无穷小量像0一样略去,是“暴力镇压”。
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1701016100 这种把无穷小量“招之即来,挥之即去”的做法,尽管不符合逻辑,但是得到的许多结论却是正确的。一句名言是“不管白猫黑猫,能够捉住老鼠的就是好猫”。在17世纪,数学家还顾不得脚下的基础,而是大踏步前进,“掠取”战利品,收获大量的科学成果,名副其实地创造了“科学黄金时代”。
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1701016102 3.今天怎样看待“无穷小量”?
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1701016104 无穷小量引起的矛盾,在于把它看成一个静止的量。在今天看来,无穷小量是一个变化过程,它的归宿是0,即是一个极限为0的变量。作为变量,在变化过程中并不为0,只是和0无限接近。正如“一尺之棰,日取其半”,乃是一个过程,它在变化过程中,一直不是0,只是最终的极限是0。这样,就把“是0又不是0”的逻辑矛盾规避了。
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1701016106 让我们回头看费马的论证。在式(5.4.1)中,如果E不是0,等式就不能成立。但是,如果假设E(t)是无穷小量,当t→0时,E(t)→0。在式(5.4.1)的两边取极限,则等式就可以成立了。即
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1701016112 理由如下:首先,由于A,B都是常数,所以=B(A-B)。而由极限的四则运算性质,得
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1701016117 =(B+0)┌└A-(B+0)┐┘
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1701016119 =B(A-B).
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