基礎:何謂分析
無窮小(歷史的)
無窮小曾被想像為一個大於零卻小於每個普通正數的數——一個小到在計算末尾可以丟棄、卻又在計算中途非零到足以被用作除數的量。它好用、直觀,而若按字面理解,則是自相矛盾的。
在牛頓與萊布尼茨的微積分裡,導數是通過構造無窮小增量之比 dy/dx、再「略去」無窮小餘項而算得的。這種方法在實踐中出奇地有效,但其基礎卻遭到攻擊(貝克萊譏諷其為「逝去之量的幽靈」),因為沒有任何實數既為正又小於每個正數——R 的阿基米德性質禁止這種數存在。
十九世紀的解決之道用嚴格的極限取代了無窮小:人們不再談一個實際無窮小的量,而是研究當某個量變得任意小時會發生什麼,並以 epsilon–delta 加以量化。需誠實地補一腳註:無窮小後來在羅賓遜的非標準分析(1960 年代)中藉助一個更大的數系被嚴格地恢復了,但那是另一套可選的框架——標準實分析完全不用它們。
舊式做法:對 y = x^2,dy = (x + dx)^2 - x^2 = 2x dx + (dx)^2,除以 dx 得 2x + dx,再「丟掉」dx 得 2x。現代做法:構造差商 2x + h,並取其當 h -> 0 時的極限,結果等於 2x,沒有任何幽靈般的餘項。
極限誠實地完成了「丟掉 dx」所偷換的那一步。
又稱
另見