從樸素極限思想的產(chǎn)生到嚴格極限概念的建立大約經(jīng)歷了兩千多年。我們不可能在很短的篇幅內(nèi)詳盡而細致地表述這段歷史,只能簡要地介紹它的大致過程,本篇文章先簡要介紹樸素極限思想的萌芽。
從公元前5世紀開始,一些古代的哲學家和數(shù)學家在研究關于無限性的哲學問題和數(shù)學問題時,已經(jīng)樸素極限思想的萌芽 產(chǎn)生了一些樸素極限思想。
例如,古希臘雅典時期的形而上學學者Zeno(芝諾,約公元前490-約公元前430)對無限性、連續(xù)性問題進行探索時,提出了四個著名的悖論,其中大家所熟知的關于“神行太保”Achilles(阿基里斯)永遠追不上烏龜?shù)你U撌沁@樣說的:設想一只烏龜與Achilles賽跑,烏龜?shù)某霭l(fā)點位于Achilles之前A0處。當Achilles跑到A0時,烏龜爬到了A1;當Achilles跑到A1時,烏龜爬到了A2;……,以此類推,Achilles永遠追不上烏龜。盡管這是一個明顯錯誤的結論,但在沒有極限概念的古代,是很難解釋清楚的,因為在這個悖論中,將整個過程分割成無限多個有限過程。但是在今天,利用極限或無窮級數(shù)的知識不難說明,完成這個無限過程所走過的總路程是有限的,所用的時間也是有限的,所以,Achilles是可以追上烏龜?shù)摹?/p>
例如,據(jù)我國古代《莊子.天下篇》中記載,公元前3世紀,梁國的宰相惠施(以善辯著稱的名家)說過:
“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”
意思是一根一尺長的棒,每天截取它長度的一半,雖然越來越短,但卻永遠截不完。這段話描述了一個趨于零而不等于零的無限過程。用現(xiàn)在的數(shù)學語言來描述,就是剩余棒長構成一個以零為極限的無窮數(shù)列
例如,古希臘雅典時期的詭辯學派的代表人物Antiphon(安蒂豐,約公元前480-約公元前411)為解決“化圓為方”(作一個于給定的圓面積相等的正方形)問題,首先提出了用圓的內(nèi)接正多邊形面積來逼近圓面積的思想(稱為“窮竭法”),后來被古希臘著名的應用數(shù)學家Archimedes(阿基米德,公元前287-公元前212)用于求拋物線圖形面積。
例如,我國魏晉時期的數(shù)學家劉徽(約225-295)在對《九章算術》作注中提出“割圓術”作為計算圓周長、圓面積以及圓周率的基礎,基本思想也是用內(nèi)接正多邊形逐步逼近圓。書中指出:
“割之彌細,所失彌小,割之又割,以至于不可割,則與圓周合體而無所失矣”。他用這種方法求得的圓周率
被后人稱為“徽率”。 |