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極限思想的辯證思考

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摘 要:極限理論貫穿整個微積分學,是微積分的重要內容和難點。認識極限思想是把握和理解極限理論的前提。透過極限思想與辨證哲學的緊密聯繫,加強極限思想的辨證理解,有助於數學思維的培養和數學素養的提高。
  關鍵詞:極限思想;辨證哲學;對立統一
  0 引言。
  微積分是研究客觀世界運動現象的一門學科,我們引入極限概念對客觀世界運動過程加以描述, 用極限方法建立其數量關係並研究其運動結果[1]。極限理論是微積分學的基礎理論,貫穿整個微積分學。要學好微積分,必須認識和理解極限理論,而把握極限理論的前提,首先要認識極限思想。極限思想蘊涵着豐富的辯證思想,是變與不變、過程與結果、有限與無限、近似與精確、量變與質變以及否定與肯定的對立統一。
  1 極限思想與辯證哲學的聯繫。
  1.1 極限思想是變與不變的對立統一。
  “變”與“不變”反映了客觀事物運動變化與相對靜止兩種不同狀態,不變是相對的,變是絕對的,但它們在一定條件下又可相互轉化。例如,平面內一條曲線C上某一點P 的切線斜率爲kp。除P 點外曲線上點的斜率k 是變量,kp是不變量,曲線上不同的點對應不同的斜率K,斜率k 不可能等於kp,k 與kp是變與不變的對立關係;同時,它們之間也體現了一種相互聯繫相互依賴的關係。當曲線上的點無限接近P 點過程中,斜率k無限接近kp,變化的量向不變的量逐漸接近。當無限接近的結果產生質的飛躍時,變量轉化爲不變量,即“變”而“不變”,這體現了變與不變的統一關係。
  1.2 極限思想是過程與結果的對立統一。
  過程和結果在哲學上是辯證統一的關係, 在極限思想中也充分體現了結果與過程的對立統一。在上例中,當曲線上的點無限接近點P 的變化過程中,k 是變化過程,kp是變化結果。一方面,無論曲線上點多麼接近點P,都不能與點P 重合,同樣曲線上變化點的斜率k 也不等於kp,這體現了過程與結果的對立性;另一方面,隨着無限接近過程的進行,斜率k 越來越接近kp,二者之間有緊密的聯繫, 無限接近的變化結果使得斜率k 轉化爲kp,這體現了過程與結果的統一性。所以,透過研究曲線上點斜率k 的變化過程得到P 點的斜率kp就是過程與結果的對立統一。
  1.3 極限思想是有限與無限的對立統一。
  在辨證法中,有限與極限是對立統一的。無限與有限有本質的不同, 但二者又有聯繫, 無限是有限的發展,同時藉助極限法,從有限認識無限[2]。例如,在極限式lim n→∞ xn=a 中xn對應數列中的每一項, 這些不同的數值xn既有相對靜止性,又有絕對的運動性。數列中的每一項xn和a 都是確定不變的量, 是有限數; 隨着n無限增大,有限數xn向a 無限接進,正是這些有限數xn的無限變化,體現了無限運動的變化過程,這種無限運動變化結果是數值。因此在極限思想中無限是有限的發展,有限是無限的結果,他們既是對立又是統一的。
  1.4 極限思想是近似與精確的對立統一。
  近似與精確是對立統一的關係, 在一定條件下可相互轉化, 這種轉化是理解數學運算的重要方法[2]。
  在極限抽象的概念中,引入實例如“圓內接正多邊形面積”,其內結多邊形面積是該圓面積的近似值,當多邊形的邊數無限增大時, 內結多變形面積無限接近圓面積,取極限後就可得到圓面積的精確值,這就是藉助極限法,從近似認識精確。又如在極限式lim n→∞ xn=a 中,當n無限增大時,數列的項x1,x2,…,xn反映變量xn無限的變化過程,而a 反映了變量xn無限變化的結果,每個xn都是a 的近似值,並且當n 越大,精確度越高;當n 趨於無窮時,近似值xn轉化爲精確值a。雖然近似與精確是兩個性質不同、完全對立的概念,但是透過極限法,建立兩者之間的聯繫,在一定條件下可以相互轉化。因此近似與精確既是對立又是統一的。

極限思想的辯證思考

1.5 極限思想是量變與質變的對立統一。

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