漫话数列

2016-12-02 03:52
新高考·高一数学 2016年4期
关键词:微积分古老基础

每个人几乎在上幼儿园之前就开始学数数了,1,2,3,4,5,…,按一定的次序数下去。也可以这么说,我们与数学的最初接触是从数列开始的。

数列的概念一点也不深奥,但思考与数列有关的问题却能显示出无穷的智慧。在求1,2,3,…,n这n个自然数的和时,人们总习惯于将它们依次相加。18世纪“数学王子”高斯,小小的年纪却发现了令人拍案叫绝的方法。这种配对相加,几乎每个人一见就明白;但却如同被薄沙覆盖的钻石,多少人在它面前经过,竞无人拂去尘土,让其绽放光彩。真是太不可思议了。

其实,人类对数列的研究很早就开始了。有关数列的古老话题,在阿拉伯、古印度、中国、古希腊等数学史藉中均有记载,分布十分广泛。如在古巴比伦的泥版上就记有一串神秘的数字,翻译成今天的记法如下:

1,4,9,16,25,36,49,1·4,1·21,2·24,…,58·1。

这一串数是什么意思?它包含了怎样的规律?长期以来人们猜测纷纷。最终用古巴比伦的60进位制才获得了令人信服的解释,原来是这样:

1·4=60+4=64=82。1·21=60+21=81=92,…,58·1=58×60+1=3 481=592

这串数表示的就是数列:1,22,32,42,52,62,72,82,…,592。把这一串数相加,就是历史上非常有名的自然数的平方和。

古代《易》中有“是故《易》有太极,是生两仪,两仪生四象,四象生八卦”,《庄子·天下篇》中有“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。这里面包含了今天我们研究的等比数列,甚至是无穷等比数列。中国的《九章算术》、西方的欧几里得《几何原本》中都有丰富的数列内容。它们表明,数列是非常古老的数学内容,在某些方面,古代数学家们已经做了很深入的研究。

虽然数列的历史久远,然而它与近现代数学却有着非常密切的联系。数列的极限是函数极限的基础,函数极限是微积分的基础,微积分又是近现代数学的基础。因此,数列虽历经千百年的发展,在今天依旧散发着青春活力。我们要学好近现代数学,必须要学好数列。

中学数学中,函数起着统领其他数学知识的作用。从函数的角度看,数列也可视为函数,是离散函数。此时函数的定义域为正整数集(或其子集(1,2,3,…,n)),当自变量由小到大取值时对应的一列函数值,便是数列。

在实际生活和经济活动中,很多问题都与数列密切相关。如分期付款、个人投资理财以及人口问题、资源问题等都可运用所学数列知识进行分析,从而予以解决。

数列无论是对我们的数学学习,还是个人的生活及发展都有着十分重要的作用。相信在数学的学习中,数列的奇妙之处一定会不断被发现。

弓月

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