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无穷小微积分学引导我们前往何方?对于这类问题,拿来“考问”学生似乎不太合适。这是微积分学教员首先需要思考的问题,因为是教员引导着学生在走路,而不是相反。
对于进入社会的成年人,不论有何种学位头衔,如果你问他:什么叫微积分?他多半摇头不语,或是避而不答。这是什么原因呢?这个问题与微积分的教学目标有关。实际上,翻阅国内外的微积分学教材,几乎都是一个“套路”:实数、极限、连续、级数、导数、微分、积分,......导数微分概念似乎总要安排在函数的连续性之后才算合理。微积分教学改革就要打破这套“规矩”,使微积分更加适合人们的认识规律,容易进入脑壳,终生不忘。
对于在美国进行的微积分改革运动(CRM),J.Keisler撰写的《基础微积分》教材是有贡献的,该教材将导数概念置于函数连续性之前进行讲授,可谓“别具一格”,实质上,这是将微积分学引向正确的方向:研究连续、光滑的几何对象及其性质(注意:数学性质不同于物理性质,前者只是后者的抽象。)。
在《基础微积分》第三章第四节第125页给出函数连续性的正式定义:
DEFINITION
f is said to be continuos at a point c if:
(I) f is defined at c
(ii) whenever x is infinittely close to c ,f(x) is infinitely close to f(c).
初看上去,这个定义很平凡,没有什么稀奇之处。但是,转而一想,如果我们将定义中的点“c”运动起来,令其充满一个闭区间[a,b],岂不是有了闭区间上的连续函数的概念?进一步,如果函数f在该区间内部处处可微分,光滑的连续曲线不就出来了吗?这种光滑、连续的曲线有什么性质呢?能不能加以严格的数学证明?其实微积分学的”结论“(定理)在你脑壳里面早就有了,直觉上是很显然的东西,只是重新给予了严格的数学证明而已。你怎么会忘记它呢?
有人担心,函数连续性在无穷小微积分学(超实数)里面很简单,但是,能不能”等价“回到原来的传统微积分学呢?这个问题不必担心,在《无穷小微积分基础》第五章里面,这些问题全部解决了,你大可放心学习、使用这种无穷小微积分学的新方法、新途径,将其应用到实际问题中,其真实性不比传统微积分高,也不比传统微积分低,只是更为适合我们的直觉思维习惯而已。
在函数连续性定义中,我们要注意的是:定义中的函数f是从实数系R转移到超实数系*R上的函数f的自然延伸(或扩张),应当在左上角加上一个星号”*“,也就是*f。按照我们的约定,在定义里面就把星号”*“统统省略了。当你习惯了在无穷小微积分学领地上驾车疯跑之后,无限风光在眼前,有新的发现,有新的体验,就顾不上老传统,老套路了。这就是推出”袖珍电子书“的目的,也许有人会说,这是”险恶“的用心。
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