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新旧实数理论的根本差别
现有教科书中的实数理论(包括余元希初等代数研究、狄德金实数理论、康托儿实数理论)统称为旧实数理论;我在《全能近似分析数学理论基础及其应用》 [M]、无穷的概念与实数理论问题[J]、对数学教科书的一个重要改革意见(发表在中国科技论文在线数学数理逻辑数学基础栏)叫做新实数理论。下边谈谈它们的根本差别。旧实数理论实在“完成了的实无穷观点”下建立的,它们认为:无尽小数是完成了的整体,是一个确定的数,它们提出了“称十进小数α=A0.A1A2A3……为实数”定义;新实数理论认为无尽小数的“无尽”二字是无有穷尽、无有终了的意思,它不是完成了的实无穷;无尽小数是写不到底的事物,它不是定数。新实数理论认为圆周率π,根号2,1/3都是现实数量大小的表达符号,都是实数。它们的大小不能用无尽小数或十进小数绝对准表示,但可以用十进小数近似表示。每一个无尽小数A0.A1A2A3……都应当被看作无穷数列A0, A0..A1 , A0.A1A2 , A0.A1A2A3 ,……的简写。对于任意小误差界1/10^n,这个数列的第n项以后任何两项的差的绝对值小于这个误差界,所以这种数列是以有理数为项的柯西数列,根据柯西收敛原理,这种数列的极限是一个实数。由于这种数列是康托儿在他的实数理论中提出的数列,所以我称这种数列是康托儿基本数列。这种数列中的数都是其极限的近似值,其中第n项的误差不超过1/10^n。所以,我称这个数列是其极限的全能近似值数列,设其极限为α,可以记α~ A0.A1A2A3……,符号~叫做全能近似相等。从这个表达式中可以得到近似等式序列:α≈A0.A1 ,误差界是1/10;α≈A0.A1A2 ,误差界是1/10^2;α≈A0.A1A2……An ,误差界是1/10^n;……。新实数理论不用柯西收敛原理直接根据极限定义证明了一些无尽小数作为数列,它的极限是实数。一般地,新实数理论提出了康托儿基本数列的极限是实数的公理。
具体来讲:等式π=3.1415926……是无实践意义的,人们始终得不到圆周率π的绝对准十进小数表达式,最新的近代化的计算结果只是2014年9月17日,美国雅虎科技公司研究院尼古拉斯•斯则,用“云技术”计算了23天,将圆周率算到了第2000万亿位的结果。无尽小数3.14159……应当看作无穷数列3.1,3.14,3.141,……的简写,人们能用的只是:用这个数列中的数足够准近似表示圆周率;而无法使用无尽小数3.1415……计算圆周长。对于无尽小数0.333……,虽然知道它的每一位都是3,但是要把它写到底也是不可能的。所以应当取消等式1/3=0.333……,而使用全能近似等式1/3~0.333……。
旧实数理论存在着布劳维尔提出的三分律反例,而新实数理论中不存在这个反例。旧实数理论没有实数的四则运算法则,但新实数理论中有这样的法则。
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