基礎:何謂分析

病態例子

病態例子是數學上等價於碰撞測試假人的東西:一個故意造得古怪的對象,用來撞向你的直覺,揭示它在哪裡被撞癟。它的行為如此違背天真的預期,以致逼你說清自己暗中究竟假設了什麼。

形式地說,病態例子是一種構造,它符合某定義的字面,卻公然違背通常伴隨該定義的心理圖景。著名的標本包括處處連續卻處處不可微的函數(魏爾斯特拉斯)、填滿一個正方形的曲線(皮亞諾),以及在每個有理點不連續、在每個無理點連續的函數。每一個都完全合法;過於樂觀的只是我們的直覺。

病態並非為新奇而新奇——它們做著不可或缺的工作。它們通過表明一條定理究竟不能捨去哪些條件來磨利假設,並揭露隨意推理中暗藏的假定。需誠實地看待:這一代人稱為病態的,下一代人往往稱為典型。處處連續卻處處不可微的函數在 1872 年顯得駭人;而在現代概率論中,一條「隨機」的連續路徑以概率一處處不可微。

狄利克雷函數 D(x) = 1(x 為有理數時)、0(x 為無理數時),在每一個點都不連續,且不黎曼可積。它看似無害,卻擊碎了「[0, 1] 上的有界函數必有合理面積」這一天真信念——正是這種病態促成了勒貝格積分。

一個讓黎曼積分徹底失效的有界函數。

又稱
pathology反常例反常例