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積分發展的一頁滄桑 (第 6 頁)

蔡志強

 


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.原載於數學傳播第二十三卷第三期
.作者當時任教於省立板橋高中
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一段小結

首先,函數的觀念從十七世紀的具有解析表示式的函數,由於弦振動的論戰,使得Euler 考慮所謂具有間斷點的「不連續」函數(其實是連續但具有間斷導數的函數),以及怎樣的函數具有三角級數表示式。進入十九世紀之後,由於Fourier宣稱「任意函數,包括不連 續函數與無解析表示式而僅能用圖示的函數,均可由三角級數表示」,使得數學家不得不 重新思考什麼是函數、連續與不連續函數了Cauchy急於給于Fourier工作嚴密性,而為極 限下了個算術化定義的雛型,從而使得連續、可微建築在極限的基礎之上。更進一步, 將定積分的定義──從Newton以來積分是微分逆運算的觀念,轉變為某種求和的極限觀念 ,這種改變是重要的,因為將積分視為「微分逆運算」的觀念,使得許多人以為函數積份 的存在性是必然的(部份原因是對函數認識不清),只有將積分視成是求和的極限,才使 得大家更有可能區別連續與不連續函數的區別。接下來,Dirichlet批評Cauchy對於三角 級數收斂性證明不嚴格,而使得Dirichlet第一次嚴格地證明了有關Fourier級數收斂的 一個充份條件,Dirichlet為了將這個結果擴展到更大範圍的函數類,促使他引進所謂 現代函數的觀念,並考慮什麼樣的函數具有積分。Riemann為了謀求分析基礎的嚴密與 清晰,在他的就職論文中,討論了Dirichlet留下的問題,也就是什麼樣的函數是值得 探討的,什麼樣的函數具有積分,由此,給出了到現在為止,仍非常通用的Riemanr積 分,同時給出了兩個積分存在的充要條件;這兩個條件,其中第一個暗示著另外一種積分 的定義(也就是以 Jordan 的容積觀點),另外一種,也就是R(2)則同時顯現出 Riemann 積分允許的函數其實是有限制。不論哪一種,都須要對於點集的徹底研究,才能找到更好 的積分。

致謝:本文承蒙洪萬生老師給予諸多指正與意見,才能使得本文能以較佳的面貌與讀者見面,在此。表示最誠摯的謝意。

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編輯:黃信元 最後修改日期:4/26/2002