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一 现行无穷级数理论中的不恰当地方与必要的改革
任何理论都需要在继续研究中进步。错误的东西不能照抄。 对现行无穷级数理论需要认真研究。现行数学分析中的级数理论是: 第一步,称无穷项和的表示式
u1+u2+……+un+…… (1)
为无穷级数的,认真研究这个表达式,可以发现这个表达式表示的 无穷次加法运算,这个无穷次的加法操作具有无法进行的性质;第二步,在认识到这个实施之后,现行级数理论,采取了计算前n项( 即有限项)和}Sn,接着有限和的序列{Sn}的极限,第三步,当这个极限存在,且为S时, 即当 limSn=S (2)
成立时称S为无穷级数的和 ,于是现行级数理论中将(2)式改写等式
S= u1+u2+……+un…… (3)
从现行无穷级数理论或称定义的这三个步骤来看,它的(3)式是在(2)式成立的条件下,用这个极限值代替无法计算的无穷项求和计算了。 因此:这个理论的错误有两点:第一,limSn表达的本来是个趋向性极限值,这个极限值是数列永远达不到的,这个理论使用的是:把limSn 替换 u1+u2+……+un+……的 “张冠李戴型的错误逻辑推导方法”;第二,在通常意义下,极限值是数列不能达到的数,但这个理论违背了这个极限的性质。
从实际应用上来看,在这级数理论下得到了:莱布尼慈级数表达式
1-1/3+1/5-1/7+……=π/4 (4)
这个给人一个假象:好像给出无理数π的准确值,但实际上这个无理数的准确值是永远算不出来的。这个级数和的表达式是虚假的、无用的,形式主义的。 能用的只能是从足够多有限项和得到足够准近似值。即必须将(4)改写为极限性等式,这个极限性等式可以简写为:
1-1/3+1/5-1/7+……→π/4 (5)
综上所述,现行无穷级数理论中的表达式(3)应当改写为:当 limSn=S 成立时,可以把这个极限性等式简写为
u1+u2+……+un……→S (6)
二 现行实数理轮的问题与改革简述
余元希等学着《初等代数研究》中介绍的实数理轮,可以说是威尔斯特拉斯的,在余元希等学者的这个著作中,首先在有理数的第三章中把满足条件:ai(i=1,2,……,n,……)是小于10的非负整数,且对任意i都有大于i的正整数k存在,使ak不等于0,的无穷级数表达式: a1/10 +a2/10^2+……+ an/10^n+…… (7)
写成十进小数 0.a1a2……an…… (8)
并称(8)式为无尽小数。然后在实数理轮的第四章中“称 十进小数
α=a0.a1a2……an…… (9)
为实数。 ”这个实数理轮的不恰当的地方,首先是:使用了级数理论中的上述不恰当等式(3),根据上述理论中的正确表达式(2),应当把无尽小数表达式(9)的右端看作无穷级数的前n项和Sn的序列
a0,a0.a1,a0.a1a2,……,a0.a1a2……an,…… (10)
而将(9)式右端的无尽小数表达式看作这个无穷数列的简写。这种数列就是康托儿实数理轮中叙述的以有进小数为项的基本数列。所以,现行三种实数理轮,比较起来,康托儿从他的基本数列出发的做法比较好,但他称每一个基本数列为实数的代表的做法不恰当(因为无穷数列是无有终了、无有最后的,它不能作为定数),为此,经过反复研究笔者提出了如下的的实数定义与公理。
定义:(理想实数定义): 现实数量的大小(包括现实线段长度)的绝对准表达符号叫做理想实数(简称为实数)。其中不能用有理数表达的理想实数都叫无理数。
公理(实数公理):每一个理想实数都存在着以它为极限的康托尔基本数列;除0以外的每一个理想实数都存在唯一的以它为极限无尽小数表达式,这个无尽小数收敛于这个理想实数。反之,每一个康托尔基本数列(或称以有理数为项的柯西基本数列)都存在一个唯一的理想实数(简称为实数)为其极限,而且等价(也称全能近似相等)的康托儿基本数列的极限相同。
有了这个定义,我们就可以说:分数1/3表示了一个现实线段的长度,它是一个叫做有理数的理想实数,但这个理想实数,没有有尽小数那种与度量单位(例如米尺)之间明确关系,所以需要找出它与十进小数之间的关系,这时需要进行1被3除法运算,但这时遇到永远除不尽的问题,因此只能从除法运算的过程中得到与误差界序列{1/10^n}对应的不足近似值无穷数列0.3,0.33,0.333,……与过剩近似值无穷数列0.4,0.34,0.334,……,这两个无穷数列,都是康托儿实数理轮中基本数列,,由于它们的通项an与1/3的差的绝对值小于误差界1/10^n,这个误差界序列的极限是0,所以这两个近似值数列的极限都是1/3;其中前一个近似值数列可以简写为无尽小数0.333……,但现行教科书中的等式1/3=0.333……不成立;我们只能从它代表的近似值数列中寻找1/3足够准的近似值。对无理数√2也是如此,它是一个代表线段长度的理想实数,这个实数与与度量单位(例如米尺)之间关系不明确,需要寻找它的有尽小数表达式,需要进行开方计算,但遇到永远开不尽的问题,只能得到与误差界序列{1/10^n}对应的不足近似值无穷数列1,1.4,1.41,1.414,……与过剩近似值无穷数列2,1.5,1.42,1.415,……,这两个无穷数列,都是康托儿实数理轮中基本数列,,由于它们的通项an与√2的差的绝对值小于误差界1/10^n,这个误差界序列的极限是0,所以这两个近似值数列的极限都是√2;其中前一个近似值数列可以简写为无尽小数1.41421356237……,但是,现行教科书中的等式:√2=1.41421356237……不成立;我们只能从它代表的近似值数列中寻找√2足够准的近似值。
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