基础:何谓分析

病态例子

病态例子是数学上等价于碰撞测试假人的东西:一个故意造得古怪的对象,用来撞向你的直觉,揭示它在哪里被撞瘪。它的行为如此违背天真的预期,以致逼你说清自己暗中究竟假设了什么。

形式地说,病态例子是一种构造,它符合某定义的字面,却公然违背通常伴随该定义的心理图景。著名的标本包括处处连续却处处不可微的函数(魏尔斯特拉斯)、填满一个正方形的曲线(皮亚诺),以及在每个有理点不连续、在每个无理点连续的函数。每一个都完全合法;过于乐观的只是我们的直觉。

病态并非为新奇而新奇——它们做着不可或缺的工作。它们通过表明一条定理究竟不能舍去哪些条件来磨利假设,并揭露随意推理中暗藏的假定。需诚实地看待:这一代人称为病态的,下一代人往往称为典型。处处连续却处处不可微的函数在 1872 年显得骇人;而在现代概率论中,一条“随机”的连续路径以概率一处处不可微。

狄利克雷函数 D(x) = 1(x 为有理数时)、0(x 为无理数时),在每一个点都不连续,且不黎曼可积。它看似无害,却击碎了“[0, 1] 上的有界函数必有合理面积”这一天真信念——正是这种病态促成了勒贝格积分。

一个让黎曼积分彻底失效的有界函数。

又称
pathology反常例反常例