極限思想的辯證思考
摘 要:極限理論貫穿整個微積分學,是微積分的重要內(nèi)容和難點。認識極限思想是把握和理解極限理論的前提。通過極限思想與辨證哲學的緊密聯(lián)系,加強極限思想的辨證理解,有助于數(shù)學思維的培養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)的提高。
關鍵詞:極限思想;辨證哲學;對立統(tǒng)一
0引言。
微積分是研究客觀世界運動現(xiàn)象的一門學科,我們引入極限概念對客觀世界運動過程加以描述,用極限方法建立其數(shù)量關系并研究其運動結果[1]。極限理論是微積分學的基礎理論,貫穿整個微積分學。要學好微積分,必須認識和理解極限理論,而把握極限理論的前提,首先要認識極限思想。極限思想蘊涵著豐富的辯證思想,是變與不變、過程與結果、有限與無限、近似與精確、量變與質(zhì)變以及否定與肯定的對立統(tǒng)一。
1極限思想與辯證哲學的聯(lián)系。
1.1極限思想是變與不變的對立統(tǒng)一。
“變”與“不變”反映了客觀事物運動變化與相對靜止兩種不同狀態(tài),不變是相對的,變是絕對的,但它們在一定條件下又可相互轉化。例如,平面內(nèi)一條曲線C上某一點P的切線斜率為kp。除P點外曲線上點的斜率k是變量,kp是不變量,曲線上不同的點對應不同的斜率K,斜率k不可能等于kp,k與kp是變與不變的對立關系;同時,它們之間也體現(xiàn)了一種相互聯(lián)系相互依賴的關系。當曲線上的點無限接近P點過程中,斜率k無限接近kp,變化的量向不變的量逐漸接近。當無限接近的結果產(chǎn)生質(zhì)的飛躍時,變量轉化為不變量,即“變”而“不變”,這體現(xiàn)了變與不變的統(tǒng)一關系。
1.2極限思想是過程與結果的對立統(tǒng)一。
過程和結果在哲學上是辯證統(tǒng)一的關系,在極限思想中也充分體現(xiàn)了結果與過程的對立統(tǒng)一。在上例中,當曲線上的點無限接近點P的變化過程中,k是變化過程,kp是變化結果。一方面,無論曲線上點多么接近點P,都不能與點P重合,同樣曲線上變化點的斜率k也不等于kp,這體現(xiàn)了過程與結果的對立性;另一方面,隨著無限接近過程的進行,斜率k越來越接近kp,二者之間有緊密的聯(lián)系,無限接近的變化結果使得斜率k轉化為kp,這體現(xiàn)了過程與結果的統(tǒng)一性。所以,通過研究曲線上點斜率k的變化過程得到P點的斜率kp就是過程與結果的對立統(tǒng)一。
1.3極限思想是有限與無限的對立統(tǒng)一。
在辨證法中,有限與極限是對立統(tǒng)一的。無限與有限有本質(zhì)的不同,但二者又有聯(lián)系,無限是有限的發(fā)展,同時借助極限法,從有限認識無限[2]。例如,在極限式limn→∞xn=a中xn對應數(shù)列中的每一項,這些不同的數(shù)值xn既有相對靜止性,又有絕對的運動性。數(shù)列中的每一項xn和a都是確定不變的量,是有限數(shù);隨著n無限增大,有限數(shù)xn向a無限接進,正是這些有限數(shù)xn的無限變化,體現(xiàn)了無限運動的變化過程,這種無限運動變化結果是數(shù)值。因此在極限思想中無限是有限的發(fā)展,有限是無限的結果,他們既是對立又是統(tǒng)一的。
1.4極限思想是近似與精確的對立統(tǒng)一。
近似與精確是對立統(tǒng)一的關系,在一定條件下可相互轉化,這種轉化是理解數(shù)學運算的重要方法[2]。
在極限抽象的概念中,引入實例如“圓內(nèi)接正多邊形面積”,其內(nèi)結多邊形面積是該圓面積的近似值,當多邊形的邊數(shù)無限增大時,內(nèi)結多變形面積無限接近圓面積,取極限后就可得到圓面積的精確值,這就是借助極限法,從近似認識精確。又如在極限式limn→∞xn=a中,當n無限增大時,數(shù)列的項x1,x2,…,xn反映變量xn無限的變化過程,而a反映了變量xn無限變化的結果,每個xn都是a的近似值,并且當n越大,精確度越高;當n趨于無窮時,近似值xn轉化為精確值a。雖然近似與精確是兩個性質(zhì)不同、完全對立的概念,但是通過極限法,建立兩者之間的聯(lián)系,在一定條件下可以相互轉化。因此近似與精確既是對立又是統(tǒng)一的。
1.5極限思想是量變與質(zhì)變的對立統(tǒng)一。
在唯物辨證法中,任何事物都具有質(zhì)和量兩個方面,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,以及它的構成成分在空間上的排列組合等可以用數(shù)量來表示的規(guī)定性[3]。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系。量變是質(zhì)變的準備,量的變化達到一定的度,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)學研究工作中起重要作用[4]。對任何一個單位圓的內(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),當邊數(shù)無限增加,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,在事物量變過程中,保持事物本身質(zhì)的穩(wěn)定性。但當邊數(shù)增加的無限過程中,由于量的動態(tài)變化,多邊形越來越接近圓,為質(zhì)變創(chuàng)造條件,多邊形面積就變轉化為圓面積,促進量質(zhì)轉化,達到矛盾統(tǒng)一。
1.6極限思想是否定與肯定的對立統(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立統(tǒng)一。單位圓和它的內(nèi)接正多邊形分別是兩個事物的對立面,內(nèi)接正多邊形是事物對自身的肯定,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)逐漸增加至無窮時,內(nèi)接多邊形的面積轉化為該單位圓的面積,促使該事物轉化為自己的對立面,由肯定達到自身的否定,這體現(xiàn)了否定與肯定的對立;圓的內(nèi)接正多邊形和圓雖是兩個對立的事物,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化為圓的面積,而單位圓是通過逐步增加內(nèi)接正多邊形的邊數(shù)來實現(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系無處不在,即使是性質(zhì)完全不同、矛盾對立的兩個事物,也都有其相互聯(lián)系的一面。所以,在微積分的學習過程中,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)學思維中的滲透和理解,其實質(zhì)就是按照唯物辯證法的原則,在聯(lián)系和發(fā)展中把握認識對象,在對立統(tǒng)一中認識事物。通過上述分析,極限思想貫穿唯物辨證哲學的范疇,它揭示了變與不變、過程與結果、有限與無限、近似與精確、量變與質(zhì)變的對立統(tǒng)一[4]。我們在理解極限思想時必須把單一、封閉、靜態(tài)的形式邏輯思維提高到多維、開放、動靜態(tài)相結合的辯證邏輯思維。數(shù)學思維與哲學思想的融合是學好數(shù)學的高層次要求,領悟數(shù)學思維中的哲學思想和在哲學思想的指導下進行數(shù)學思維,是提高學生數(shù)學素養(yǎng)、理解數(shù)學知識,培養(yǎng)學生數(shù)學能力的重要方法和手段[5]。
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參考文獻:
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[2]吳振英、陳湛本:《論極限的思想方法》[J];《廣州大學學報》2003(10):410-412。
[3]王娟:《微積分教學中哲學思想的滲透》[J];《高等函授學報》2007(12):8-10。
[4]白淑珍:《對極限思想的辨證理解》[J];《中國校外教育》2008(02):39-40。
[5]孫偉、白素英:《微積分教學功能的哲學思考》[J];《哈爾濱金融高等??茖W校學報》2005(3):55-56。