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袖珍电子书:关于微积分学的公理化

(2013-03-16 03:20:57)
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     综观国内微积分学教材,几乎没有一本提及微积分学的公理化问题。难道微积分学不能公理化?还是作者不想(或是想不到)使用公理化方法来展开微积分学的全部内容?究竟是什么原因?

         在《基础微积分》电子版教材的“后记”(Epilogue,第905)中,J. Keisler做了这种把微积分学公理化的尝试。他在“后记”的第908页这样写道:“It Is possible to develop the whole Calculus course as presented in this book from these Axioms …...”,意思是,有可能从这些公理出发来展开本书所陈述的整个微积分学内容。整个微积分学的内容?此话当真?话说得是否大了一些吧?非也。

         记得,我以前曾经写过短文介绍过实数系的公理系统的,比如,代数公理,次序公理以及完备性公理。这里就不去重复了。为转向超实数系,J. Keisler又引进了模型论领域的延伸公理(EA)和转移公理(TA)。J.Keisler所说的就是从上述这5条公理出发就可以构建出整个微积分学的大厦。这是可能的吗?在我们国内大学生的脑壳中,根本没有这种观念。要向他们灌输,就好比让小猫咪吃大葱(猫咪害怕大葱的味道)。

        我们要问一句:在J. Keisler的心目中,微积分学是个什么样子?凭什么他说:从这组公理系统出发可以展开(to develop)“整个微积分学”?也就是要问:微积分学到底是什么?我想,如果在明年考研时,考官出了这道“试题”,那么,被难倒的将不是考生而是考官自己。

          如果我们闭目在心中思考一番,就不难悟出一个道理:在微积分学里面作者所说的“话”都是一个“类型”,绝不是赵本山的小品词,不按照规律出牌,没有人读微积分会发出笑声。微积分学的句子涉及三个概念:表达式(Expression),公式(Formula)和陈述句(Statement)。比如,表达式有:2x+yx-y│sin(2x)(ⅴx+ⅴy)/4f(0,g(y)),...... 等等,等等。这些算式都是微积分学的表达式。将任意两个表达式用等号或不等号连接起来就得到一个“公式”(公式有真有假,都无所谓)。公式的有限集合(finite set)及其逻辑推理的组合就叫做“陈述句”。图形不是微积分学的必须“要素”。由此可见,在形式上微积分学就是一堆陈述句(有真有假)的大汇总,只要不“跑题”。

            J. Keisler的上述意思是:微积分学所有可能的陈述句原则上都可以从上述公理组导出,只要给的推导时间充足。有了这种基本认识,我们距离模型论就不远了。

           此刻,我在想一个问题:袖珍电子书天天传播这些思想是不是在扩散”思想病毒“?如果将来有人叫我出来”收场“、”杀毒“,我该怎么办呢?我不知道。

           说明:目前,袖珍电子书在国内不断地快速扩散。315日下午65分,使用谷歌引擎的高级功能搜索关键词”袖珍电子书“发现:”找到约168,000 条结果 (用时 0.17 秒)“,又增加了近万条搜索结果。


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