数学危机建立基础

数学危机建立基础十八世纪的数学思想的确是不严密的、直观的、强调形式的计算,而不管基础的可靠与否,其中特别是:没有清楚的无穷小概念,因此导数、微分、积分等概念不清楚;对无穷大的概念也不清楚;发散级数求和的任意性;符号使用的不严格性;不考虑连续性就进行微分,不考虑导数及积分的存在性以及可否展成幂级数等等

一直到十九世纪二十年代,一些数学家才开始比较关注于微积分的严格基础

它们从波尔查诺、阿贝尔、柯西、狄里克莱等人的工作开始,最终由魏尔斯特拉斯、戴德金和康托尔彻底完成,中间经历了半个多世纪,基本上解决了矛盾,为数学分析奠定了一个严格的基础

波尔查诺不承认无穷小数和无穷大数的存在,而且给出了连续性的正确定义

柯西在1821年的《代数分析教程》中从定义变量开始,认识到函数不一定要有解析表达式

他抓住了极限的概念,指出无穷小量和无穷大量都不是固定的量而是变量,并定义了导数和积分;阿贝尔指出要严格限制滥用级数展开及求和;狄里克莱给出了函数的现代定义

在这些数学工作的基础上,维尔斯特拉斯消除了其中不确切的地方,给出现在通用的ε - δ的极限、连续定义,并把导数、积分等概念都严格地建立在极限的基础上,从而克服了危机和矛盾

十九世纪七十年代初,魏尔斯特拉斯、戴德金、康托尔等人独立地建立了实数理论,而且在实数理论的基础上,建立起极限论的基本定理,从而使数学分析终于建立在实数理论的严格基础之上了

同时,魏尔斯特拉斯给出一个处处不可微的连续函数的例子

这个发现以及后来许多病态函数的例子,充分说明了直观及几何的思考不可靠,而必须诉诸严格的概念及推理

由此,第二次数学危机使数学更深入地探讨数学分析的基础——实数论的问题

这不仅导致集合论的诞生,并且由此把数学分析的无矛盾性问题归结为实数论的无矛盾性问题,而这正是二十世纪数学基础中的首要问题

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