рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Второй кризис основания математики Проблема обоснования дифференциального исчисления

Работа сделанна в 2004 году

Второй кризис основания математики Проблема обоснования дифференциального исчисления - Реферат, раздел Философия, - 2004 год - Три кризиса оснований математики Второй Кризис Основания Математики Проблема Обоснования Дифференциального Исч...

Второй кризис основания математики Проблема обоснования дифференциального исчисления. В эпоху средневековья философия математики не вышла за рамки пифагореизма в его платонистской и неоплатонистской интерпретации.

Лишь в XIV-XV вв. в Европе началось возрождение творческого математического мышления в арифметике, алгебре и геометрии. Следующие два столетия ознаменовались появлением и развитием совершенно новых математических идей, которые сегодня относятся к дифференциальному и интегральному исчислению. Новые идеи возникли в связи с потребностями науки, в особенности механики, и это обстоятельство предопределило появление принципиально новой философии математики.

Математика стала рассматриваться не как врожденное и абсолютное знание, а скорее как знание вторичное, опытное, зависящее в своей структуре от некоторых внешних реальностей. Эта философская установка предопределила в свою очередь конкретное методологическое мышление, ярко проявившееся в сфере обоснования дифференциального и интегрального исчислений. Ученые XVIII в. Лейбниц, Эйлер, Ньютон, Лагранж и другие требовали от математики так называемой греческой строгости древних, под которой прежде всего понимался метод, применяемый Евклидом в его Началах - метод выведения одних положений из других, зафиксированных в аксиомах и определениях и только из них Сегодня очевидно, что античные математики Евклид, Платон, Аристотель и другие не осуществили указанного идеала например, не все аксиомы, необходимые для строгого развития математики, были сформулированы в то время, но несомненно то, что они имели правильную идею математического доказательства, строгого отделения математически доказанного от очевидного, отделения точного от приближенного.

Такой идеал математики был принят и в XVIII в однако математикам прошлось осознанно отступить от него, и прежде всего создателям дифференциального исчисления Ньютону и Лейбницу.

В работах математиков XVII в. Кеплер, Кавальери, Ферма, Барроу и другие различными частными методами были решены многочисленные задачи, сегодня относимые к дифференциальному и интегральному исчислению - нахождение площадей криволинейных фигур, проведение касательной к произвольной кривой, нахождение максимумов и минимумов элементарных функций и т. д. Г. В. Лейбниц и И. Ньютон завершили эту работу созданием одного ! алгоритма решения всех, на первый взгляд, различных задач.

Однако, будучи принятым, этот алгоритм подвергся критике за неясность основных понятий. Основным же понятием теории Лейбница было понятие дифференциала, или бесконечно малого приращения функции. Пусть дана функция y f x. Если увеличить ее аргумент x на некоторую величину h, то получим приращение функции dy f x h -f x. Для Лейбница dy0, но вместе с тем эта величина столь мала, что, умножние ее на любое конечное число не даст конечной величины.

В своем определении таким образом Лейбниц проводил чуждую элементарной математике и вообще здравому смыслу идею неархимедовой величины Согласно аксиоме Архимеда, для любых двух величин a и b найдется такое целое N, что a N b Эта идея, однако, была необходима Лейбницу для оправдания предлагаемого им способа вычисления дифференциала.

Пусть, к примеру, дана функция y x2. Пусть x получает приращение dx, тогда y dy x dx 2 x2 2x dx dx2, откуда dy 2x dx dx2. Величину dx2 Лейбниц предлагает отбрасывать как несравненно малую по отношению к величине 2x dx. В результате dy 2x dx - правильный результат! Эта процедура является, очевидно, противоречивой. Если допустить, что dx 0, то очевидно, что и dy будет равно нулю из исходного равенства. Но если dx0, то, не нарушая строгости нельзя отбросить dx2. Рассуждения Лейбница о несравненно малых величинах были попыткой как-то оправдать такой способ действия.

Практика, однако, показывала что стало основным аргументом за принятие алгоритма в целом, что если придерживаться правила отбрасывать в разложении y dy все члены, содержащие dx в степени выше первой, то с помощью таким образом определенного понятия дифференциала можно получать точные ответы в широком классе задач. Так как интегрирование обратно дифференцированию, то, например, площадь фигуры, ограничивающая линия которой есть некоторая функция, может быть найдена как некоторое значение первообразной функции от данной.

Таким образом, алгоритм Лейбница - универсальный метод вычисления площадей и объемов различных фигур, метод, несводимый к методам традиционной геометрии. Алгоритм Ньютона, в свою очередь, базировался на понятии флюксии производной - в современной терминологии и обладал той же самой противоречивостью. При отыскании флюксии Ньютон также отбрасывал члены, заведомо не равные нулю хотя он считал, что в математике нельзя пренебрегать никакими количествами, даже самыми малыми. Противоречивость алгоритмов дифференциального исчисления, несогласие их с представлениями о математической строгости, было очевидным для большинства математиков XVIII в. Однако, это исчисление находило все новые приложения в механике и астрономии, превращаясь в центральную и наиболее продуктивную часть математического здания.

Проблема же обоснования дифференциального исчисления становилась все более актуальной.

Логически обоснована та система понятий, которая достигла определенной степени зрелости, богатства содержания и однозначности в фундаментальных определениях. Дифференциальное исчисление как теория находилась в то время на стадии отыскания основных закономерностей и определения фундаментальных понятий, потому его логическое обоснование объективно было невозможным Вплоть до начала XIX в. в самом содержании анализа, в его понятийной системе имелись изъяны, фактически исключающие его обоснование.

Основные из них следующие 1. Отсутствие правильного понимания дифференциала. Лейбниц, Лопиталь Эйлер и другие математики первой половины XVIII в. отождествляли дифференциал с приращением функции, что и приводило к парадоксальности исчисления. Четкое разделение приращения функции и ее дифференциала было проведено Лагранжем в 1765 г. 2. Отсутствие достаточно общего понимания функции. Фактически вплоть до конца XIX в. под функцией математики понимали только аналитическую функцию, которая отвечала некоторой механической или геометрической зависимости и выражалась определенной алгебраической формулой Здесь речь идет о фактическом, рабочем понимании функции, но не об определениях.

У Эйлера и других математиков XVIII в. можно найти современное определение функции, которым, однако, не придавался статус именно общих, поэтому они не оказали влияния на практическую методологию Узкое, привязанное к наглядности понимание математиками функции мешало им при их стремлении к строгости придать должное значение формальным определениям основных понятий, лежащих в основе исчисления. Лишь введение разрывных функций, выход за пределы традиционных объектов, заставил математиков обратить внимание на логическое оформление понятий анализа и отбросить альтернативу его элементарного обоснования Расширение понятия функции отсеяло иллюзорные альтернативы и выделило метод пределов как единственно возможный 3. Отсутствие строгого определения предела.

Предел определялся не строго, а скорее содержательно описывался на основе механических и геометрических примеров, часто с привлечением понятий, не имеющих отношения к делу понятия времени, например. Кроме того, предел понимался узко вследствие узкого понимания функции.

Неясность в понимании предела осталась вплоть до Коши. 4. Одно из центральных понятий в современных основаниях анализа понятие непрерывности функции - долгое время присутствовало в математике лишь интуитивно. Это объясняется тем, что математики XVIII в. все функции мыслили как непрерывные и потому не возникало проблемы выделения, ради чего обычно уточняются понятия.

Только в начале XIX в. с введением в математику разрывных функций непрерывность была определена в современном смысле, на базе понятия предела. 5.До конца XVIII в. оставалось недостаточно строгим понятие определенного интеграла. Эта нестрогость была связана прежде всего с отсутствием теорем существования. По аналогии с элементарной алгеброй считалось, что формула Ньютона - Лейбница для вычисления определенного интеграла справедлива для всех функций и при всех условиях.

Однако позже она оказалась неприемлемой для разрывных функций, к тому же в ряде случаев не давала однозначного результата. Исследования Лакруа, Пуассона и Коши в области уточнения понятия определенного интеграла показали важность теорем существования, выдвинули на первый план понятие предела и непрерывности, таким образом они заложили фундамент правильного построения логических основ дифференциального и интегрального исчисления.

Итак, движение математического анализа в XVIII в. к обоснованию можно описать в системе теория - приложение, т. е. как диалектическое взаимодействие двух этих моментов. Необходимость вычисления площадей фигур с произвольной границей и т. д. привело к открытию алгоритмов дифференциального исчисления. Приложение этих алгоритмов к новым задачам необходимо заставило обобщить и уточнить исходные понятия и сделать более строгими сами алгоритмы.

В конечном итоге анализ сформировался как логически непротиворечивая, относительно замкнутая и полная понятийная система. Однако эта картина при своей верности оказалась еще не полной, ибо сами математические затруднения и заблуждения поддерживались и закреплялись определенной методологией, которая в свою очередь была обусловлена определенной философией математики. Математики отказались от ряда философских и методологических предрассудков, прежде чем правильно сформулировать задачу обоснования дифференциального исчисления. 2.1

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Три кризиса оснований математики

Иначе говоря, это вопрос о соотношении концептуальных математических построений и объективной реальности, которую они должны в конечной инстанции… Это и задает определенный философский смысл проблеме. В силу специфики математической науки ее объекты постулируются, либо, если и доказываются ссылкой на ранее созданные…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Второй кризис основания математики Проблема обоснования дифференциального исчисления

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Первый кризис оснований математики в греческий период его развития
Первый кризис оснований математики в греческий период его развития. Предпосылки для превращения математики в теоретическую науку впервые возникли в Древней Греции. Особенно важную роль в фор

Метафизическое обоснование бесконечно малых
Метафизическое обоснование бесконечно малых. Метафизическое или натурфилософское обоснование в науке состоит в стремлении вывести те или иные ее закономерности из некоторых фундаментальных свойств

Физическая и геометрическая аргументация
Физическая и геометрическая аргументация. Итак, отказ от метафизики в разработке конкретных научных проблем, продемонстрированный в работах Ньютона, Д Аламбера, Лагранжа, Карно и других вернул мате

Неевклидовы геометрии и развитие философии математики в XIX в
Неевклидовы геометрии и развитие философии математики в XIX в. Философские дискуссии в математике XIX в. были связаны в основном с развитием геометрии, а именно с истолкованием неевклидовых геометр

Философия математики в начале XIX в
Философия математики в начале XIX в. В начале XIX в. в истолковании математики имели влияние два направления эмпиризм и априоризм. Платон в свое время различал арифметику и геометрию в соотв

Основные направления философского обоснования неевклидовых геометрий в XIX в
Основные направления философского обоснования неевклидовых геометрий в XIX в. В 1854 г. Б. Риман выдвинул концепцию n-мерных геометрических многообразий - чрезвычайно общее понимание пространства,

Становление современной концепции математики
Становление современной концепции математики. Большой вклад в правильное понимание неевклидовых геометрий внес выдающийся французский математик А. Пуанкаре. Пуанкаре был одним из первых мате

Третий кризис оснований математики
Третий кризис оснований математики. Едва улеглись страсти после второго кризиса оснований, как в конце XIX столетия назрел третий, самый глубокий и продолжительный, который волнует математику, логи

Этап арифметизации задачи
Этап арифметизации задачи. В известной мере это относится и к этапу аксиоматизации арифметики, хотя проводивший в жизнь эту идею итальянский математик Д. Пеано, по-видимому, уже сознавал, чт

Второй этап - аксиоматизация арифметики
Второй этап - аксиоматизация арифметики. Далее встает задача представить в минимуме понятий сам натуральный ряд, то есть вывести указав правила перехода из исходных, простейших элементов всю совоку

Причина неудач
Причина неудач. Выполнение замысла логистов близилось к концу оставалось лишь выровнять шероховатости, чем и занялся Г. Фреге, который, как пишут авторы известной книги Основания теории множеств А.

Философская оценка
Философская оценка. В реализации логицистской программы ее творцы то и дело выходили на философию, без привлечения которой процедура сведения математики к логике выглядела незавершенной, и сами лог

Критика интуиционистами основ логицизма и проблема бесконечности
Критика интуиционистами основ логицизма и проблема бесконечности. Новая ориентация в обоснованиях, впервые заявившая о себе в 1907 г. представляла реакцию на попытки придать математике чисто логиче

Интуитивистская альтернатива
Интуитивистская альтернатива. Все беды обоснования интуиционизм видит не собственно в логике в несовершенстве ее аппарат, а в самой математике и именно в неточном использовании ее понятий, прежде в

Ограниченность интуиционизма
Ограниченность интуиционизма. Логико-математические идеи интуиционистов тесно переплетены с известными философскими установками, которые выдают их во многом односторонне-субъективное происхождение.

Конструктивная ветвь
Конструктивная ветвь. Попытки спасти интуиционистские идеи и начинания, развить далее оригинальные и продуктивные мысли предприняли сторонники конструктивного течения. Продолжая традицию интуициони

Программное заявление
Программное заявление. Кризисные явления в математике, заставившие обратиться к ее обоснованиям, и трудности, вставшие перед логистами, породили наряду с интуиционизмом еще одно течение - формализм

Концепция абсолютного доказательства и метод формализованной аксиоматики
Концепция абсолютного доказательства и метод формализованной аксиоматики. Чтобы доказать непротиворечивость, Гильберт использует метод так называемого абсолютного доказательства, который находит ре

Результаты Геделя
Результаты Геделя. В 1931 г. 25-летний австрийский математик Венского университета Курт Гедель позднее, после аншлюсса эмигрировавший в США доказал теоремы, из которых следовало, что программа Гиль

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги