極限思想的辯證思考以及詮釋
時(shí)間:2022-12-07 03:51:00
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微積分是研究客觀世界運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的一門學(xué)科,我們引入極限概念對(duì)客觀世界運(yùn)動(dòng)過(guò)程加以描述,用極限方法建立其數(shù)量關(guān)系并研究其運(yùn)動(dòng)結(jié)果。極限理論是微積分學(xué)的基礎(chǔ)理論,貫穿整個(gè)微積分學(xué)。要學(xué)好微積分,必須認(rèn)識(shí)和理解極限理論,而把握極限理論的前提,首先要認(rèn)識(shí)極限思想。極限思想蘊(yùn)涵著豐富的辯證思想,是變與不變、過(guò)程與結(jié)果、有限與無(wú)限、近似與精確、量變與質(zhì)變以及否定與肯定的對(duì)立統(tǒng)一。
1極限思想與辯證哲學(xué)的聯(lián)系。
1.1極限思想是變與不變的對(duì)立統(tǒng)一。
“變”與“不變”反映了客觀事物運(yùn)動(dòng)變化與相對(duì)靜止兩種不同狀態(tài),不變是相對(duì)的,變是絕對(duì)的,但它們?cè)谝欢l件下又可相互轉(zhuǎn)化。例如,平面內(nèi)一條曲線C上某一點(diǎn)P的切線斜率為kp。除P點(diǎn)外曲線上點(diǎn)的斜率k是變量,kp是不變量,曲線上不同的點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的斜率K,斜率k不可能等于kp,k與kp是變與不變的對(duì)立關(guān)系;同時(shí),它們之間也體現(xiàn)了一種相互聯(lián)系相互依賴的關(guān)系。當(dāng)曲線上的點(diǎn)無(wú)限接近P點(diǎn)過(guò)程中,斜率k無(wú)限接近kp,變化的量向不變的量逐漸接近。當(dāng)無(wú)限接近的結(jié)果產(chǎn)生質(zhì)的飛躍時(shí),變量轉(zhuǎn)化為不變量,即“變”而“不變”,這體現(xiàn)了變與不變的統(tǒng)一關(guān)系。
1.2極限思想是過(guò)程與結(jié)果的對(duì)立統(tǒng)一。
過(guò)程和結(jié)果在哲學(xué)上是辯證統(tǒng)一的關(guān)系,在極限思想中也充分體現(xiàn)了結(jié)果與過(guò)程的對(duì)立統(tǒng)一。在上例中,當(dāng)曲線上的點(diǎn)無(wú)限接近點(diǎn)P的變化過(guò)程中,k是變化過(guò)程,kp是變化結(jié)果。一方面,無(wú)論曲線上點(diǎn)多么接近點(diǎn)P,都不能與點(diǎn)P重合,同樣曲線上變化點(diǎn)的斜率k也不等于kp,這體現(xiàn)了過(guò)程與結(jié)果的對(duì)立性;另一方面,隨著無(wú)限接近過(guò)程的進(jìn)行,斜率k越來(lái)越接近kp,二者之間有緊密的聯(lián)系,無(wú)限接近的變化結(jié)果使得斜率k轉(zhuǎn)化為kp,這體現(xiàn)了過(guò)程與結(jié)果的統(tǒng)一性。所以,通過(guò)研究曲線上點(diǎn)斜率k的變化過(guò)程得到P點(diǎn)的斜率kp就是過(guò)程與結(jié)果的對(duì)立統(tǒng)一。
1.3極限思想是有限與無(wú)限的對(duì)立統(tǒng)一。
在辨證法中,有限與極限是對(duì)立統(tǒng)一的。無(wú)限與有限有本質(zhì)的不同,但二者又有聯(lián)系,無(wú)限是有限的發(fā)展,同時(shí)借助極限法,從有限認(rèn)識(shí)無(wú)限。例如,在極限式limn→∞xn=a中xn對(duì)應(yīng)數(shù)列中的每一項(xiàng),這些不同的數(shù)值xn既有相對(duì)靜止性,又有絕對(duì)的運(yùn)動(dòng)性。數(shù)列中的每一項(xiàng)xn和a都是確定不變的量,是有限數(shù);隨著n無(wú)限增大,有限數(shù)xn向a無(wú)限接進(jìn),正是這些有限數(shù)xn的無(wú)限變化,體現(xiàn)了無(wú)限運(yùn)動(dòng)的變化過(guò)程,這種無(wú)限運(yùn)動(dòng)變化結(jié)果是數(shù)值。因此在極限思想中無(wú)限是有限的發(fā)展,有限是無(wú)限的結(jié)果,他們既是對(duì)立又是統(tǒng)一的。
1.4極限思想是近似與精確的對(duì)立統(tǒng)一。
近似與精確是對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系,在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化,這種轉(zhuǎn)化是理解數(shù)學(xué)運(yùn)算的重要方法。
在極限抽象的概念中,引入實(shí)例如“圓內(nèi)接正多邊形面積”,其內(nèi)結(jié)多邊形面積是該圓面積的近似值,當(dāng)多邊形的邊數(shù)無(wú)限增大時(shí),內(nèi)結(jié)多變形面積無(wú)限接近圓面積,取極限后就可得到圓面積的精確值,這就是借助極限法,從近似認(rèn)識(shí)精確。又如在極限式limn→∞xn=a中,當(dāng)n無(wú)限增大時(shí),數(shù)列的項(xiàng)x1,x2,…,xn反映變量xn無(wú)限的變化過(guò)程,而a反映了變量xn無(wú)限變化的結(jié)果,每個(gè)xn都是a的近似值,并且當(dāng)n越大,精確度越高;當(dāng)n趨于無(wú)窮時(shí),近似值xn轉(zhuǎn)化為精確值a。雖然近似與精確是兩個(gè)性質(zhì)不同、完全對(duì)立的概念,但是通過(guò)極限法,建立兩者之間的聯(lián)系,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。因此近似與精確既是對(duì)立又是統(tǒng)一的。
1.5極限思想是量變與質(zhì)變的對(duì)立統(tǒng)一。
在唯物辨證法中,任何事物都具有質(zhì)和量?jī)蓚€(gè)方面,都是質(zhì)和量的統(tǒng)一體。質(zhì)是指事物成為它自身并區(qū)別于其他事物的內(nèi)在規(guī)定性,量是指事物存在的規(guī)模、發(fā)展程度和速度,以及它的構(gòu)成成分在空間上的排列組合等可以用數(shù)量來(lái)表示的規(guī)定性。量變和質(zhì)變既有區(qū)別又有聯(lián)系,兩者之間有著辯證關(guān)系。量變是質(zhì)變的準(zhǔn)備,量的變化達(dá)到一定的度,就不可避免地引起質(zhì)變,只有質(zhì)的變化才是事物根本性質(zhì)的變化,量變質(zhì)變規(guī)律在數(shù)學(xué)研究工作中起重要作用。對(duì)任何一個(gè)單位圓的內(nèi)接正多邊形,事物的質(zhì)是圓的內(nèi)接多邊形,量是內(nèi)接多邊形的邊數(shù),當(dāng)邊數(shù)無(wú)限增加,得到的仍是圓內(nèi)接正多邊形,是量變,不是質(zhì)變,量變體現(xiàn)事物發(fā)展的連續(xù)性,在事物量變過(guò)程中,保持事物本身質(zhì)的穩(wěn)定性。但當(dāng)邊數(shù)增加的無(wú)限過(guò)程中,由于量的動(dòng)態(tài)變化,多邊形越來(lái)越接近圓,為質(zhì)變創(chuàng)造條件,多邊形面積就變轉(zhuǎn)化為圓面積,促進(jìn)量質(zhì)轉(zhuǎn)化,達(dá)到矛盾統(tǒng)一。
1.6極限思想是否定與肯定的對(duì)立統(tǒng)一。
任何事物的內(nèi)部都包含著肯定因素和否定因素,都是肯定方面和否定方面的對(duì)立統(tǒng)一。單位圓和它的內(nèi)接正多邊形分別是兩個(gè)事物的對(duì)立面,內(nèi)接正多邊形是事物對(duì)自身的肯定,其中也包含著否定,這種內(nèi)在的否定因素是通過(guò)圓內(nèi)接正多邊形邊數(shù)的改變而體現(xiàn)的。隨著圓內(nèi)接正多邊形的邊數(shù)逐漸增加至無(wú)窮時(shí),內(nèi)接多邊形的面積轉(zhuǎn)化為該單位圓的面積,促使該事物轉(zhuǎn)化為自己的對(duì)立面,由肯定達(dá)到自身的否定,這體現(xiàn)了否定與肯定的對(duì)立;圓的內(nèi)接正多邊形和圓雖是兩個(gè)對(duì)立的事物,但是二者之間有緊密的聯(lián)系,圓內(nèi)接正多邊形的面積可以轉(zhuǎn)化為圓的面積,而單位圓是通過(guò)逐步增加內(nèi)接正多邊形的邊數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,從而建立了這二者的聯(lián)系,體現(xiàn)了否定與肯定的統(tǒng)一。
2極限思想與辨證哲學(xué)的研究意義。
在唯物辯證法中,客觀事物之間相互影響、相互制約和相互作用的關(guān)系無(wú)處不在,即使是性質(zhì)完全不同、矛盾對(duì)立的兩個(gè)事物,也都有其相互聯(lián)系的一面。所以,在微積分的學(xué)習(xí)過(guò)程中,不容忽視唯物辯證法普遍聯(lián)系思想的滲透。辯證思維在數(shù)學(xué)思維中的滲透和理解,其實(shí)質(zhì)就是按照唯物辯證法的原則,在聯(lián)系和發(fā)展中把握認(rèn)識(shí)對(duì)象,在對(duì)立統(tǒng)一中認(rèn)識(shí)事物。通過(guò)上述分析,極限思想貫穿唯物辨證哲學(xué)的范疇,它揭示了變與不變、過(guò)程與結(jié)果、有限與無(wú)限、近似與精確、量變與質(zhì)變的對(duì)立統(tǒng)一[4]。我們?cè)诶斫鈽O限思想時(shí)必須把單一、封閉、靜態(tài)的形式邏輯思維提高到多維、開放、動(dòng)靜態(tài)相結(jié)合的辯證邏輯思維。數(shù)學(xué)思維與哲學(xué)思想的融合是學(xué)好數(shù)學(xué)的高層次要求,領(lǐng)悟數(shù)學(xué)思維中的哲學(xué)思想和在哲學(xué)思想的指導(dǎo)下進(jìn)行數(shù)學(xué)思維,是提高學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)、理解數(shù)學(xué)知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的重要方法和手段。