微积分发展史22-勒贝格积分

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  关于微积分的重建,我们已经看到了如何在ε-δ定义的新极限下重新定义了积分和微分,也看到了在这种新的定义下,积分和微分的概念跟以前有什么不同。沿着这条路,我们还能非常严格的证明微积分基本定理,也能很好地处理连续性、可微性、可导性、可积性等问题。虽然在具体的计算方式上跟以前的差别不大,但是微积分的这个逻辑基础已经跟以前发生了翻天覆地的变化,这个差别大家要仔细体会。

  在魏尔斯特拉斯给出极限的ε-δ定义之后,微积分的逻辑问题基本上解决了,但还有一些其它的问题。比如,有了微积分,数学家们当然就希望尽可能多的函数是可以求出积分的,但是你像来砸场子的狄利克雷函数(x为有理数的时候值为1,x为无理数的时候值为0)就没法这样求积分。

  不信你想想,一个在有理数为1,无理数为0的函数你要怎么去切块?它在任何一个地方都是不连续的,你甚至连它的图像都画不出来,怎么用矩形去逼近?所以,这里就有一个棘手的问题:一个函数到底要满足什么条件才是可以求积分的呢?

  这个问题一直拖到20世纪初才由大神勒贝格解决。勒贝格把我们常见的长度、面积概念做了一个扩展,得到了更一般的测度的概念。然后,他基于这种测度定义了适用范围更广的勒贝格积分,于是,原来无法求积分的狄利克雷函数在勒贝格积分下就可以求积分了。然后,勒贝格基于测度的理论也给出了一个函数是否可积的判断条件,完美收官!

  于是,我们这段跨越两千多年,从阿基米德到勒贝格的微积分之旅就要告一段落了。

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