學習微積分一定要明白形式是為內容服務的,所以才有琳琅滿目的形式運算
學習微積分最痛苦的莫過於各種形式的概念,極限有描述性定義,還有定量定義,連續性也有樸素直觀定義,還有各種各樣的定量定義,甚至極限定量定義本身就是來自於邏輯,導數也有y'和dy/dx的區別……琳琅滿目的形式讓學生學習和使用的時候無從取捨。很多學生即便是學完了微積分的課程,也能計算很多題目,但是對於微積分中的各種概念的理解依然停留在直觀和樸素的程度。
我們知道,直觀和樸素的概念定義大都是以圖片和日常語言呈現出來,非常有利於我們大腦的內部加工,也非常容易記憶。我們非常容易地記住當n趨向於∞的時候,數列的無限接近a,a就是數列的極限。但是想非常清晰地記住ε-N定義則就不容易了,更不用說後來還有關於ε-X,ε-δ以及M-N,M-X,M-δ共計63個相關定義的表示,如果再加上連續的定量定義,這個數量更多。
在這種情況下,很多學生會認為關於極限的定量定義是沒有意義的,以至於長期使用樸素的極限定義來思考問題,以至於後續無法繼續學習,或者不知道如何使用極限定量定義思考和解決一些問題。對於長期把數學當作形式計算的學生來說,根本沒有意思到變量數學的形式變化只是為了內容服務的,變化形式太多的時候,變形的選擇就非常重要了。
樸素的極限定義,非常便於思考,也非常容易引發聯想,但是卻無法操作。儘管極限的概念讓我們涉足無限領域,但是人類解決問題還是從有限開始的,我們需要一個合適的形式來把從有限到無限的過程給表示出來,極限的定量定義就是一個非常好的表示形式。用ε表示因變量與某個值的接近程度,用δ,N,X等表示自變量的範圍,這種形式非常好地契合了函數的概念,讓本屬於有限範疇的認知進入到了無限領域,且具有實際操作性。