基礎:何謂分析
實分析
實分析研究的是實數軸以及生活在其上的一切——序列、函數、導數、積分——並以嚴格的方式展開。如果說分析是一座城市,實分析就是它的地基與老城區:其他一切都是從這些街道向外擴建出去的。
具體而言,實分析在實數 R 上發展極限、連續、微分以及黎曼(其後是勒貝格)積分的理論,從那些使 R 成為完備有序域的公理出發。把 R 與有理數 Q 區分開來的那個唯一性質——完備性,即沒有縫隙——正是使核心定理(介值定理、極值定理、柯西序列收斂)成立的原因。
實分析在一種精確的意義上是基礎性的:複分析、測度論、泛函分析與微分方程都建立在它的結果之上,並繼承它的證明標準。值得強調的一點是:學生日後遇到的幾乎每一處困難與反例,都已在實數軸上的實分析中以微縮形式出現過——這恰恰是它被最先講授的原因。
實分析成立而「有理數分析」不成立,根源就在完備性:一個有理數的柯西序列(例如 sqrt 2 的截斷)可能不收斂到任何有理數,但在 R 中總會收斂。
另見