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月晖,07后,北京人。

18岁前读过不止一千本书的读书人,15岁时小红书连更一年的自媒体创作者。目前正在学习和尝试投资。

你好,我是月晖。

在第一次使用洛必达法则求极限整整三年后,我在昨天的数学课上终于学到了洛必达法则的证明。当今,无论中国还是外国,微积分/数分教材都是先讲柯西中值定理,然后都利用柯西中值定理来证明。

但这就引出来一个问题:柯西出生时洛必达都死了八十多年了,他总不可能是用柯西提出的东西证明的吧?

当然,洛必达法则也不是洛必达自己证明的。它由约翰·伯努利首先发现,洛必达提出每年给他300法郎(在17世纪末那是一大笔资助了)换得冠名权。由于这个法则太有名了,后续只要学微积分要求导就不得不用,所以伯努利在几十年后还挺后悔,多次强调自己才是发现者,可惜没有什么人在意。

但是,说回来,伯努利跟洛必达是同时代的人,他死的时候距离柯西出生也还有四十年,他也不可能用柯西中值定理证明。那他又是怎么证的呢?

Wikipedia上,Guillaume de l’Hôpital词条的内容

于是我查了一些资料,然后发现这个法则原始的证明要简单粗暴得多,简单粗暴到了已经很不严谨的地步。

当时莱布尼茨已经给出微分的概念,也就是dy=f'(x)dx。这个是有的。

所以,当时的证明就是下面这样。简单地说,就是把微分的那个dx在分子分母上一起约掉,然后就有f'(x)dx/g'(x)dx=f'(x)/g'(x),以0/0型的极限为例:

在微积分体系刚刚确立,还没有被规范化的17世纪,这个证明是可以的,由于它太好用了所以人们也就立刻开始用;但,等到柯西生活的19世纪,这种证法就显得不够严谨了。比如说,导数不连续的情况这种证法就没有说明。

所以,如今教的都是柯西中值定理的证明版本,形式上看起来是“倒果为因”,然而柯西中值定理可以不依赖洛必达法则独立证明,保全了整个体系的严谨性。

PS:

除了以后高考我可能会写我做数学题之外,再也不在公众号平台写数学了!输入太痛苦了,只能截图才行。

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