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超实数系*R的引入

(2015-06-16 11:15:20)

       走进中学数学课堂,老师在黑板上划一条几何直线。对同学们提问:在这条直线上,有没有两个无限接近的点?同学们立刻哗然,今天老师是不是“头脑发疯”了?

     老师对同学们说:现代量子物理学研究表明,空间中存在最短的“线段”(普朗克长度)。在几何直线上,如果两个点的距离小于这个最短的线段,那么,这两个点就叫做“无限接近”。在直观上,同学们很容易接受这种说法。

    然后,老师再对同学们说:这种几何直线就是1965年美国数学家罗宾逊引入的“超直线”(也叫”超实数“),不会导致逻辑矛盾。由此,引入定义“:与原点O”无限接近“的数(点)叫”无穷小“,非零无穷小的倒数称为”无穷大“。

    当一个动点x无限接近某个固定点A时,称动点x以固定点A为”极限“。由此,无穷小微积分就容易讲解了。但是,在我国中学数学课程中,老师为什么不敢提出这种”无穷小微积分“的概念?其主要原因是:无穷小概念直接违反了老祖宗阿基米德的长度”公设“。

     中学生学习一点新东西,天不会塌下来。实际情况是:几何直线可以容纳多种数学结构,远非只有标准实数R一种数系。当前,美国中学生一般都接受了超实数*R的概念。

      说明:在超直线上,”无限接近“是一种等价关系,有传递性。无限接近的点构成一个”单子“(Monad),这是莱布尼兹的概念。在有限单子中只有一个”标准实数“,这等价于实数系的完备性。

袁萌 624

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