數(shù)軸是一根連續(xù)的直線嗎
在我們眼里,數(shù)軸是一根再普通不過的橫線,這根橫線是連續(xù)的。

但真是這樣嗎?
數(shù)軸是由點(diǎn)構(gòu)成的,每一個點(diǎn)對應(yīng)一個數(shù)字。那我們仔細(xì)想一下,數(shù)字和數(shù)字無縫隙地連在一起意味著什么呢?我們肯定說不清。
這里只考慮有理數(shù)的情形。
我們知道,有理數(shù)都可以用m/n來表示,那么,兩個不同的有理數(shù)之間就必然存在差值,也就是間隙,無論這個間隙多小,它一定存在。
那么,基于上述分析,數(shù)軸就不是連續(xù)的,而是點(diǎn)與點(diǎn)之間有間隔的:

雖然這個間隔可以任意小,但間隔終歸存在。
正是基于上述思想,數(shù)學(xué)家們定義了無窮小的概念:
無窮小比0大,但又比任何一個數(shù)字都小。
圖1中的間隔不管多小,因?yàn)槊總€點(diǎn)都對應(yīng)一個確定的數(shù)字,所以兩個鄰近點(diǎn)的間隔也是一個確定的數(shù)字。那么,按照無窮小的定義,它比數(shù)軸上任意兩個點(diǎn)之間的間隔都要小,因此,無窮小可以放置在數(shù)軸上任意兩個相鄰的點(diǎn)之間:

導(dǎo)數(shù)也正是基于這樣的思想定義的:


上圖中,把一個無窮小線段Δx放置在任意一個與切點(diǎn)a相鄰的點(diǎn)b之間,由于Δx是無窮小,我們可以認(rèn)為Δx同時處于曲線n與切線m上面,從而可以精確到求出點(diǎn)a的導(dǎo)數(shù),也就是斜率。
簡單來說:
1:數(shù)學(xué)上的數(shù)軸其實(shí)不是一根連續(xù)的直線,而是由一個個分開的點(diǎn)構(gòu)成的;
2:真是基于數(shù)軸上的點(diǎn)有間隔這一事實(shí),數(shù)學(xué)家定義了無窮小的概念;
3:無窮小可以放置在數(shù)軸上任意兩個相鄰的點(diǎn)之間;
4:由無窮小進(jìn)一步定義了導(dǎo)數(shù)、積分等概念。