數學系學生為什麼不學《高等數學》而學《數學分析》,想過嗎?

先舉個小例子,以便後面好展開。

設函式f(x)在點x

0

的某個鄰域內有定義,函式連續性的定義:

《高等數學》:若 lim(x→x

0

)f(x)=f(x

0

), 則稱f(x)在點x

0

處連續。

《數學分析》: 任給ε>0,存在δ>0,當|x-x

0

|<δ,有|f(x)-f(x

0

)|<ε,則稱f(x)在點x

0

處連續。

下面再講兩個小故事。

兩年前,與一同事吃飯,同事小孩985大學數學專業大四學生。我一時心血來潮,問這學生一個問題,函式在某點x

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連續,用數學怎麼說。他馬上回答,當聽到趨於某點x

0

時……,我打斷了他的話,說,用《數學分析》的概念回答。結果他爭辯說,就這樣,我正在複習考研(非數學專業),剛看過書。我再也沒作聲了。

再說我自己讀大學時的一個故事。

數學系學生為什麼不學《高等數學》而學《數學分析》,想過嗎?

大一學的《高等數學》,大二換了個班,第一門課是《常微分方程》。一節課下來,老師佈置了很多作業。全班同學都按時完成。到了第三次課,老師批改完作業。上課一開始,就說,上次的作業全部做錯了,全班沒一人做對。

聽到這話,大家都很吃驚。因為我們這個小班是選拔出來的。原來 ,我們都是用的《高等數學》的概念來處理極限問題。正確的做法,要用《數學分析》裡的語言來處理。從此之後,知道了關於極限的證明方式,不能用高數語言來處理。

其實,《高等數學》和《數學分析》兩門課程的內容,基本上是一樣的,都是關於微分和積分。有時,《高等數學》的內容還多一點,有一些應用。如有些教材還講點常微分方程等方面的內容。

《數學分析》和《高等數學》的差別,主要在關於極限分析方面所用的工具。微積分的基礎就是極限。極限,通俗講,就是無限趨近的概念。如何來描述無限趨近的概念,就是《數學分析》和《高等數學》的根本差別。

數學系學生為什麼不學《高等數學》而學《數學分析》,想過嗎?

學過《高等數學》的人,都很熟悉一個極限符號lim,而在《數學分析》中,很少使用極限符號,而是用另外一套更為嚴格的

δ∽ε

語言。如果學過《數學分析》,我想一定很熟悉這種語言,就是上面例子中的語言。這種語言也稱為標準分析。當然,也可用其它的方式或工具來嚴格證明極限問題,這就是非標準分析。

為什麼《數學分析》不用極限符號,因為它是對極限的一種描述,不適合用來嚴格證明。

為什麼數學專業要掌握這種能用來嚴格證明的極限語言,那是因為很多數學專業的課程,都要用到極限的概念,並且需要嚴格證明。大學數學專業,主要是三方面的內容,幾何、代數和分析,而又以分析課程最多,當然,也是最難學。如後續的《實變函式論》、《泛函分析》、《常微分方程》、《偏微分方程》、《拓撲學》等等,還有一些交叉課程如《微分幾何》等。

數學系學生為什麼不學《高等數學》而學《數學分析》,想過嗎?

水文化長廊

講到這裡,我想,大家應該明白數學系的學生為什麼不學《高等數學》了。

注:有次教學比賽,一位數學老師(數學博士)講完《高等數學》的一節內容後,我問了一個問題,《高等數學》與《數學分析》的差別。沒想到,與網上的那些回答一樣,都是《數學分析》更難,《高等數學》容易些,更偏應用。另一位數學博士也認為是這樣。我問,函式的連續性定義,兩者有什麼差別。結果是“哦”的一聲。