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阿尔萨斯
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何谓“一致性导数”?

 
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大家知道,传统“逐点定义”(pointwise)的函数导数会导致“病态”现象,比如,在一点处,函数导数值为正,但是,函 数在此点却不是增函数。那么,我们该怎么办呢?

如果我们采用如下导数定义,问题就解决了。:

假定函数f在开区间(ab)内有定义,如果对每一个闭子区间[α,β] ⊂ (a, b),极限等式

    limf[x + ∆x] − f [x]/∆x = f‘ [x] (注:∆x→0

在闭子区间[α,β]上一致(uniformly)成立,那么,我们就说函数f'[x[为函数f的一致性导数(这是非逐点定义模式)。

在我国普通高校的微积分教学大纲有一致收敛极限的概念(定义),但是,很可惜的是,没有用到导数的严格定义上。我们可以证明,具有一致性导数f'的函数f是光滑的(smoothness),反之,光滑函数f及其一致性导数f'必定是连续的(注意:这不是一个显然的结论!证明很长,在此省略。)

对于一致性导数而言,传统微积分学的“病态”就消失了。事实上,我们可以证明,一切由数学公式所表达的函数都有“一致性导数”。从此,传统微积分学恢复了健康(对考研而言)。那么,如何处理(或展开)这种新型微积分学呢?引入超实数系统R*是最佳选择方案(见k.D.Stroyan:”无穷小微积分的数学基础“,有英文PDF电子版可供免费下载。)。

《教育与人生》网站不是数学医生,不想为传统微积分治病而出名,而只想与90后大学生交朋友,相互沟通,传递现代数学知识,助力国家之复兴。俗话说:技不压人。对于90后大学生而言,除了学习εδ)极限论,学点儿现代数学的超实数知识,看清传统微积分学的“小毛病”(病态)是很有益处的。

我不知道我的读者裙是些什么人,其中有没有90后大学生?回到过去,在1957年的秋天,我也是和90后一样的大学生,神采飞扬,不知疲倦,热心钻研数学。很可惜的是,在那个时期世界上只有εδ)极限论,没有现代意义上的无穷小理论。现在,时代不同了,那时期“赶英超美”的梦想,在90后这一代人的手中就要真的实现了。你们是很幸福的一代!与你们为伍(做朋友)并不丢人。

我相信,在我的读者群中也许有一些数学教员,甚至是中学数学教师。这是我最想结交的朋友,因为,我们都是“同路人”。《教育与人生》网站即将开通,让我们在那里相见!

说明:如果在超实数系统R*里面展开关于一致性导数的理论,那么,微积分学将显得有趣、自然、易懂(特别是对90后而言)。这就是我们引进超实数的动机之一。


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