从集合论观点看中学数学论文

集合论是德国著名数学家康托尔于19世纪末创立的，同样，集合的发展与这位科学家有着密不可分的关系。十七世纪，数学中出现了一门新的分支：微积分。在之后的一二百年中这一学科获得了飞速发展。但在过于快速的发展过程中，出现了许多问题。十九世纪初，许多迫切问题得到解决后，出现了一场重建数学基础的运动。在这场运动中，康托尔开始探讨了前人从未碰过的实数点集，这是集合论研究的开端。 1874年，康托尔一般地提出“集合”的概念，即：把若干确定的有区别的（不论是具体的或抽象的）事物合并起来，看作一个整体，就称为一个集合，其中各事物称为该集合的元素。康托尔于1873年12月7日最早提出集合论思想，后来人们把那一天定为集合论诞生日。现代的集合一般被定义为：由一个或多个确定的元素所构成的整体。 康托尔把全体自然数组成的集合简称作自然数集，用字母N来表示。在此之前的数学家认为，无限永远处在构造中，是潜在的，而不是实在，这在数学上被称为潜无限。而康托尔提出来实无限这个理论，用一个有限的字母符号去概括了一群无限的数。在当时，许多数学家在研究微积分时一直坚信潜无限这个理论，所以在集合论提出伊始，遭到许多数学家的激烈反对。在猛烈的攻击下与过度的用脑思考中，康托尔得了精神分裂症。 然而集合论前后经历二十余年，最终获得了世界公认。在1900年第二次国际数学大会上，著名数学家庞加莱就曾兴高采烈地宣布“……数学已被算术化了。今天，我们可以说绝对的严格已经达到了。” 然而这种自得的情绪并没能持续多久。1902年，罗素提出的罗素悖论打破了这种高昂的情绪。 即理发师悖论:我只给村子里不给自己理发的人理发。理发师若给自己理发，那么他属于给自己理发的人，而理发师不给这样的人理发。他若不给自己理发，就符合理发师理发的标准，就应该给自己理发。用数学语言表达即为:构造一个不属于自身的集合R。现在问R是否属于R？如果R属于R，则R满足R的定义，因此R不应属于自身，即R不属于R；如果R不属于R，则R不满足R的定义，因此R应属于自身，即R属于R。 数学陷入了自相矛盾之中。这就是数学史上的第三次数学危机。前两次数学危机分别是:希帕苏斯发现了根号二这个无理数无法用整数比来表示，被毕达哥拉斯派的人推到了大海中；微积分的合理性遭到质疑。 1908年，策梅罗提出公理化集合论，后经改进形成无矛盾的集合论公理系统，简称ZF公理系统。简单来讲，就是把理发师从村子中的人中排除出去。这就是集合论发展的第二个阶段：公理化集合论。 与此相对应，康托尔创立的集合论被称为朴素集合论。公理化集合论是对朴素集合论的严格处理，较圆满地解决了第三次数学危机。 尽管康托尔在提出集合论时不够完整，但无疑他创造了一个崭新的学论，触碰了一个当时人们没有想也不敢想的领地，并为数学的发展做出了重要作用。正如当时以为著名的数学家所言:“它是对无限最深刻的洞察，它是数学天才的最优秀作品，是人类纯智力活动的最高成就之一。康托尔的无穷集合论是过去两千五百年中对数学的最令人不安的独创性贡献。” 而集合这一数学中的基本概念，在我们看来是一个非常简单易懂的概念，也经历了如此复杂的发展过程。在其发展过程中，间接的导致了一代数学家的陨落，出现了数学发展史上的第三次危机，才有了今天这么简练又科学的表达。而我回观历史，不禁感叹，是有多少伟人用了近三千年的时间，去铸就了一门如此浩瀚的科学。

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