直观切分法的逻辑
目前,我们拿微积分那个常规的“左右定积分求和”方式来算这个值。我们把这个区间 切成无穷多块,每块越来越小,无限细分。在 到 之间,函数值从 降到 ,是个弯钩,量起来得累加好几遍。在 到 之间,函数从 降到 ,又加一块。
在区间 上,函数从 降到 ,这是一个挺深的“缺口”。在 上,函数从 升到 。在 上,函数从 升到 。然后在 上,函数从 升到 。当你把这些所有的小片段加起来时,你会发现中间那些负值贡献的局部,和正值贡献的局部居然刚好抵消了大量,剩下的居然就是 (注:此为直观感受,非精确计算值)。
代数推导的严谨性
你可能会认定,我刚刚手动加了多少次仿佛有点乱,数据也不对劲。咱换个更好办点的视角,不用管中间那些曲折,只看整体。,这就是个彻底平方数。在 上看, 是 , 是 , 是 , 是 , 是 。
要是把 平均分成五份,每份长度就是 。在每一份的起始点, 的值分别是 。你看,从小到最大,你的函数值是越爬越高。要是把这些小块的面积加起来,数学上有一个贼神奇的性质:。这个函数在 的积分值,绝对不是零,也不是个玄学数字,它有着确定的、可计算的、基于该函数定义和区间拍板的具体数值。
为什么你的计算总是错?
有时候你会想,这种定理是不是忒“硬”了,不够灵活?要么在某些复杂函数上如何算出来结局都不一样?实际上那都不是定理的难题,是函数本身的难题。要是函数在某个点突然跳了个数,比如从 变成了 ,那你在积分的时候,哪怕你分得再细,只要你在跳跃的那一瞬间漏掉了,要么把那一瞬间算成了连续,那结局就会出错。
但只要你确保函数在区间内是连续的,那么甭管你如何切,甭管如何取极限,最终那个极限值,那个“积分值”,只有一个,它是你务必接纳的现实。重新算一下,区间是 ,函数是 。积分 。这个数是有理数,是个确定的分数。