学习数学分析中基本概念的两点体会

一、从“举反例”談起要想精确地掌握一个数学概念,光靠背誦几遍定又是不够的,必須从正面、反面去理解它。把一个概念与其他概念进行比較,找出区別和联系,从而才能更深刻地理解这个概念的实貭。“举反例”就是比較、区分各个不同概念的有效方法之一。我們以連續、可微、有連續微商这三个概念为例說明“举反例”的作用。为此,先将它們的定义敍述如下: Ⅰ.連續:若f(x)在x=x_0的邻域內有定义,且(?) f(x)=f(x_0),則称f(x)在x=x_0連續; Ⅱ.可微:若f(x)在x=x_0的邻域內有定义,且(?) f(x)-f(x_0)/x-x_0=1,则称f(x)在x=x_0可微,l叫做f(x)在x=x_0的微商,記为f′(x_0)=l; Ⅲ.有連續微商:若f(x)在x=x_0邻域內点点可微,且f′(x)在x=x_0連續,则称f(x)在x=x_0有連續微商。为了找出这三个概念之間的区別和联系,我們很自然地提出如下四个問題: 1° f(x)在x=x_0可微,能否得出f(x)在x=x_0連續? 2° f(x)在x=x_0連續,能否得出f(x)在x=x_0可微? 3° f(x)在x=x_0可微,能否得出f(x)在x=x_0有連續微商?     

再談周期函数的最小正周期

1963年6月数学通报上刊登了顏怀曾同志所写的“周期函数的最小正周期”一文其中証明了下述定理: 定理。任一非常值的連續周期函数f(x)必有最小正周期。这一定理和1959年12月数学通报吳品三同志在“几篇有缺点的文章”中証明过的定理“設f(x)是連續的周期函数除f(x)=c外f(x)均有最小正周期存在”是一样的。由狄里克萊函数的例子知道,有些不連續周期函数是沒有最小正周期的。但也有不連續周期函数具有最小正周期的,如f(x)=tgx就是最簡单的例子。π是它的最小正周期,x=(2K+1)π/2(K=0,±1,±2,…)是一些不連續点。于是发生下面的問題: 哪些不連續周期函数有最小正周期呢?前述两篇文章并未提及。但綜合两篇文章証法的精神可进一步推出下面一个定理:     

sin nx+cos mx周期的求法

1956年第12期《数学通报》上曾发表过阿意今斯他和別罗郭夫斯卡娅写的“求三角函数的周期”一文(由张鉴卿譯自苏联“中学数学”),該文提出了求f_1(x)=cos(3/2)x-sin(x/3),f_2(x)=cos 2x-tgx的周期的問題。本文打算就这些問題加以推广,进而求sin nx+cos mx的周期(其中m,n为实数)。分析:若該函数存在周期b(b>0),則根据周期函数的周期的定义,f(x+b)=sin n(x+b)+cos m(x+b) =sin(nx+nb)+cos(mx+mb) =sin nx+cos mx=f(x). 現在的任务是判断b是否存在;如果存在,如何把它求出来。根据三角函数的性貭知道,对sin nx来說,要使sin(nx+nb)=sin nx对一切x的值都成立,則     

对“关于定积分换元法則中的若干問題”一文的意見

“数学通报”1962年第8期上登載了张广柱和帅启慧两位同志合写的“关于定积分換元法则中的若干問题”一文(以下簡称原文),經过初步閱讀后,我感到有必要弄清楚定积分换元法则的适用范围的問題。对这个問題,我不作全面詳尽的探討,只談談自己的一些粗浅看法,借此与张、帅二位同志商榷。原文首先在§1中对于积分簡单地列出了它的換元法则。即假設:1.f(x)是区間[a,b]上的連續函数;2.命x=φ(t),使函数φ(t)合于下列諸条件: (ⅰ) φ(t)在某一区間[α,β]上确定且連續,并且当t在区間[α,β]上变化时,φ(t)的值不超出区間[a,b]的范围(可能发生这样的事情:函数f(x)在比[a,b]更大的区間[A,B]上确定且連續,于是只需要     

數學問题及解答欄

1955年6月號問題 本期問題的解答請讀者在1955年7月20日以前寄至“北京德胜門外北京師範大學數學系轉數學通報数學問題及解答欄工作組”收,問題的解答及正確解答者的姓名將在本刊1955年9月號的本欄內公佈,本欄歡迎讀者提出可供大家解答的問題。 173.設f(x)是一個實函數(即x可以取任何實數,同時f(x)也永遠是實數),並且對於任何實數a,b永遠合於f(a+b)=f(a)+f(b)且f(a·b)=f(a)·f(b)。試證f(x)或者是零函數(即對於任何實數a一概得f(a)=0)或者f(x)=x。 (註)若將原題說的“實數”都换作“有理數”,定理仍然成立。 174.設n是大於6的正整數,試證     

也談定积分的换元法則

§1.一个反例数学通报1962年8月号載有张广柱和帅启慧的文章“关于定积分換元法則中的若干問題(下称文(*))。該文讲述了定积分換元法則与不定积分換元法則的不同之处,以及如何避免計算中可能产生的某些錯誤。对于这两个問題,我們认为有值得商榷的地方。該文所引述的是(?)菲赫金哥尔茨的微积分学教程第301节的一个法則(注意,該书第304节还有严格証明着的另一法則。这,下文还要論及): 定积分換元法則A.設f(x)是区間(?)上的連續函数,区間[a,b]含于区間(?)之中,(?)(t)是区間[α,β]上滿足下列条件的函数:     

关于三角函数週期的求法

一、週期函数的定义有一个不为0的实数p对于函数f(x)使得等式f(x)=f(x+p)成立,则函数f(x)称为週期函数,而常数p称为此函数的週期。由週期函数的定义可以直接推得:若p是函数f(x)的週期,則数2p,3p,…,—p,     

談第二种倒數方程

數学通報1955年10月号王友鋆同志有一篇討論倒數方程定义的文章:談倒數方程,我們在初等數学複習及研究(代數)的教学中也遇到了同样的問題,王友鋆同志的文章沒有談到倒數方程的解法,这篇短文僅就第二种倒数方程的解法問題作一些討論,为了完备起見,我們先从定义開始。定义 設f(x)=0为複數体上的n(>0)次方程,a_1,a_2,…,a_n为此方程的全部根,若-1/(a_1),-1/(a_2),…,-1/(a_n)也是f(x)=0的全部-1/a_1,-1/a_2,…,-1/a_n也是f(x)=0的全部根,則称f(x)=0为第二种倒數方程。定理1 n次方程f(x)=0为第二种倒數方程的充分必要条件是:f(x)=εx~nf(-1/x),其中当n为偶數時ε=1或-1;当n为奇數     

再談关于使用計算尺进行乘除时的定位問題

数学通报1957年8月号登載了管仲希同志的“計算尺使用方法”一文,文中介紹了計算尺的各部名称、尺度的刻法及使用方法,但該文談到关于使用計算尺进行乘除的定位方法时說:“心算法定位用慣了以后比較快,并可养成习惯来校正刚做好的計算,可以及早发現錯誤,免得在冗长的計算中錯誤一直存留到最后才发現。定位除心算估計外,还有另一种比較繁复的法則,但因沒有什么实用价值,故从略。”(p.13)同頁中談到关于(7)連續乘除时只应用了C,D尺度。1958年数学通报2月号,又发表了葛云书同志“关于使用計算尺进行乘除时的定位問題”一文,該文又只介紹了使用C,D尺进行乘除的定位方法。     

求自然数方冪和的另一方法

数学通报1962年12期上甘彬同志的“用表格求自然数方冪和的公式”一文,关于 S_k=1~k+2~k+…+n~k的求和問題,提出两种用表格的方法。文章前面还附带提到用(m+1)~k-m~k=C_k~1m~k+C_k~2m~(k-1)+…+1求S_k的方法(高二代数課本数列的复习題中談到的关于S_1,S_2的求和問題用的也是这种方法)。用上面三种方法求S_k时,都必須先知道S_1,S_2,…,S_(k-1)。下面想介紹另一种求S_k的方法,用这种方法可以不必先一一求出S_1,S_2,…,S_(k-1)。而是改用一批容易知道的算式,运用待定系数法作綫性組合运算即成。     

三角函数为什么可以解释为数值变量的函数

在中学的三角課里,最初是把三角函数定义为以角或弧为自变量的函数.在引入角和弧的弧度制(经制)以后,开始把三角函数解释为以实数为自变数的函数(現行課本沒有明确指明这一点),这无論对进一步学习本門課程或进一步学习高等数学,都是必要的。但是,为什么可以把三角函数解释为以实数为自变数的函数呢?这个問题在实际教学中,可能在闡述上不够清楚。特別是,角的弧度制在这一問題中究竟起着怎佯的作用,也往往被不恰当地解释了。例如,认为只有引入了弧度制以后,才能把三角函数的自变量解释为实数,这并不是个別的。那么,問題应該如何解释呢?我們說,問題的实貭并不在于选择怎样的度量制度。因为,无論在角(或弧)的那一种度量制度下,都能使角的集合(有向角)与实数集合建立起一一对应关系。这就是說,当度量方     

反三角函数教学的体会

在中学的三角課程中,“反三角函数”是学生最感困难的部分之一,一方面由於現行教科書(前东北人民政府教育部編譯的平面三角)中缺乏适合教学大綱要求的教材;另一方面也由於反函数、反三角函数与其主值等这些概念对於学生是陌生的,是前所不知的。現在我就把几年来对这个單元的教学中的几点体会写下来,希望同志們批評指正。反三角函数这个單元在教学大綱中指明应該教給学生:反三角函数的定义和表示法、反三角函数的多值性与反三角函数的主值,現在就依照这几个題目分別的談一談。     

函数方程簡介

所謂函数方程对研究各种函数具有重大的意义。在討論中学数学課本里的初等函数吋,人們研究偶性、奇性、周期性,等等。这些性貭可分別解释为函数滿足下面几个函数方程: f(-x)=f(x) (偶性); f(-x)=-f(x) (奇性); f(x+a)=f(x) (周期性)。在較深入地研究“函数”部分的过程中,很自然地提出了把函数定义成某一函数方程的解的問題。显然,上列各函数方程并不确定一个具体的函数,因为它們表示着极广泛的函数类。     

对“正項級数判斂的一个方法”的进一步討論

刘秋生同学在“正項級数判斂的一个方法”一文中(数学通报1964午第3期)給出了一个正項級数刊斂法,笔者推想到似乎应該存在一个普遍的規律,經初步研究,結果发現它們确实可以归納成如下的形式: 定理1.設f(x)为一单減連續的正值函数,     

关于“复数无大小”的問题

在高三代数課复数这一章的教学中,一个突出的問題是如何向学生讲授“复数无大小”?教学大綱的說明中沒有涉及这个問題,但現行課本中关于这个問題却有一段比較含糊的敍述。根据历年来我讲授这部分教材的經驗,都有較多学生提出問題,最普遍的問題是:“为什么不規定复数的大小?”     

“四位数学用表”的教学体会

“四位数学用表”(以下簡称“数表”)是高中数学教材內容之一。但在中学数学教学大綱里未能对这一內容作出詳尽的安排;有关这一內容的教学問題也缺乏足够的参考资料。关于“数表”的教学問題在中学教师中,尚未一致。茲拟提出一些看法和做法,以达到共同研究的目的。 (甲)关于学习数表的作用問題,可从列三个方面来考虑: ①作为进行超越运算的工具,必須掌握它們。对数尾数表、反对数表、三角函数表和三角函数对数表等都是进行对数計算和三角計算的必要工具。沒有它們,代数、三角、几何和物理課中的某些习題是解决不了的。它們实际上是代数和三角教材的一个部分,并     

谈一個製造處處不可微分的連續函數的方法

一.引言 連續函數不一定可微分,而且有的連續函數處處不可微分,最早舉出這種例子的是Weier-strass,他的例子是: F(x)=sum from n=0 to +∞(b~n cos(a~nπx)), (a是奇数,01+3π/2) (1)比較新的一個例子是van der Waerden所舉出的,那就是 f(x)=sum from n=I to +∞(fn(x)), (2)其中f_n(x)表示從x到離x最近的分數m/10~n(m是任意整數)的距離,有了這兩個例子,製造處處不可微分的連續两數的問題便已經是圓滿地解决了。     

学习微商与不定积分(續)

二、微商的应用我們有了微商的知識,可以利用它研究函数的一些主要性貭,例如利用微商可以确定函数的单調性(增加或减小)、函数的极大极小,进而研究最大最小問题,做为几何上的应用,可以研究函数曲綫的凸凹性、作函数图形等等。利用微商研究这些問題时,要时时刻刻不忘一个函数的微商在几何上表示函数曲綫的切綫斜率这一几何意义,并密切联想函数图形,就容易理解上述諸問題中利用微商的思路,最后利用微商解决定未定式的問题。 1.微分学中的重要定理研究上述諸問題以前,先介紹一下两个重要定理。它将刻划函数在整个区間上的变化与微商概念的局部性之间的联系。中值定理若函数f(x)在閉区間[a,b]上連續,在开区間(a,b)內可微,則在(a,b)內必有一点ξ,使 (f(b)-f(a))/(b-a)=f＇(ξ)。 (3) 这个定理从图形上看是很明显的,設函数f(x)所表示的曲綫如图2。A和B的纵坐标各为f(a)和f(b),因此     

关于方程x~2+x-2y~2=0的解法

在1963年第7期的数学通报上刊登了吳方同志的“化三角为方形”一文,提出了关于不定方程n(n+1)/2=m~2的解法問題,本文介紹一个新的方法。求不定方程 x_(?)(x+1)/2=y~2的一切自然数解的問題相当于求不定方程 x~2+x-2y~2=0 (1)的一切自然数解(为叙述方便起見,下面举凡“自然数解”一律写为“解”)。首先,我們注意到x_1=1,y_1=1是方程(1)的解,下面我們証明不定方程(1)的所有自然数解皆可由     

图象对称的函数的周期性判定

《f(m+x)=f(m—x)的几何意义及其解题中的应用》(89年第8期《数学通报》)一文中有这样一道题目:“函数f定义在实数域上,并满足如下条件:对任何x,f(2+x)=f(2—x),而且f(7+x)=f(7—x),若x=0是f(x)=0的一