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再谈微积分学的公理化

(2013-08-04 05:03:39)
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it

   今年316日,在“袖珍电子书:关于微积分学的公理化”一文中,我们首次接触到现代微积分学的公理化问题,当时有些话没有说透,今天再议。

          在袖珍电子书“基础微积分后记(Epilogue)”里面,J. Keisler教授说:“All the familiar facts about the real numbers can be proved using only these axioms”,意思是说,所有熟知的有关实数(包括传统微积分学)的事实(定理)都可以  从以下三组公理导出:

1. ALGEBRAIC AXIOMS FOR THE REAL NUMBERS

A Closure laws 0and1are real numbers. If a and b are real numbers, then so are a + b, ab and -a. If a is a real number and a0, then1/a is a real number.

   Commutative laws     a+b = b+a  ab = ba

   Associative laws      a+(b+c) = (a+b) + c a(bc) = (ab)c.

D   Identity laws       0+ a = a               1·a = a .

   Inverse laws         a + (-a)=0 if a0, a(1/a)=1                                                     

   Distributive law        a·(b + c) = ab + ac

 

DEFINITION

          The positive integersare the real numbers 1,2 = 1+1, 3 = 1+1+1 ,4=1+1+1+1 , and so on.

II. ORDER AXIOMS FOR REAL NUMBERS

   0<1.

   Transitive law  if a< b and b< c.

   Trichotomy law Exactly one of the relations ab holds.

   Sum law  If a< b , then a+c < b+c.

   product law  If a < b and 0 < c, then ac < bc .

   Root axiom   For every real number a > 0 and every positive integer n, there is a real number b > 0 such that bn次方= a

. COMPLETENESS AXIOM

Let A be a set of real numbers such that whenever x and y are in A, any real number between x and y is in A. Then A is an interval.

        从上述三组公理(IIIIII)出发,我们可以建立起实数系R的数学大厦(即定理系统,其中包括微积分学的定理体系)。满足这套公理体系的数学模型都是“同构”的。实际上,函数、极限、导数、微分与积分等都是一些数学定义(概念)而已。有了这种眼光,看待微积分学的角度就不同了,微积分如同平面几何、高学代数。但是,无穷小不在这套体系之中(无穷小没有容身之地)。那么,我们该怎么办呢?且听下回分解。


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