基础与函数
无穷小(infinitesimal)
无穷小是这样一种直觉:一个量要多小有多小,却又不真的等于零——比你能说出的任何普通正数都小,但仍以某种方式存在着。早期微积分正是靠这幅图景运转的:曲线由无穷多段无穷短的直线拼成,面积是无穷多片无穷薄切片的堆叠。dy/dx 和积分式中的 dx,就是这一想法留下的化石。
牛顿与莱布尼茨在 1600 年代末用这种「小到几乎消失」的量发明了微积分,方法效果惊人。但它立足于摇晃的逻辑:在同一次计算里,无穷小一会儿要表现得像非零数(好让你能除以它),一会儿又要像零(好让你能把它丢弃)。批评者——最著名的是贝克莱主教——讥讽这些是「逝去之量的幽灵」。最终的严格修补由柯西与魏尔斯特拉斯在 1800 年代完成,他们用极限取代了无穷小:你不再研究一个真正无穷小的数,而是研究当一个量收缩趋向零时它逼近什么。
所以在标准的现代微积分里,实数轴上并不存在「无穷小数」——它是一种被极限精确化的引导性直觉,而不是一个可以用来运算的对象。不过为了诚实,得补一条注脚:1960 年代亚伯拉罕·鲁滨逊建立了非标准分析,那是一套确实包含真正无穷小的严格体系。它在逻辑上是站得住脚的,但属于专门领域;以极限为基础的进路,仍是几乎处处教授和使用的标准根基。
dy/dx = lim (h->0) ( f(x+h) - f(x) ) / h
直觉上「无穷小的 dx」被严格化为 h 收缩到 0 时的极限。
在普通实数中,不存在一个比其余所有正数都小的正数,所以「一个无穷小」最好理解为极限的简称,而不是一个能被确定下来的数。
又称
另见