在数学研究中,我们经常会发现全新的点集或函数,就像化学家会发现新的元素一样。如果银行将一个前所未见的高仿美元错当成真币,后果不堪设想;同样的道理,数学若将一个未知的函数误认为是已知的,这将是极其严重的问题。 想象一下,如果两个人拥有相同的两双眼睛,那么可以说这两组眼睛实际上是同一组。同理,如果我们说函数f(z)和f(w)是同一个函数,则意味着z与w必须代表的是同一个自变量。 小学生都知道“相等”或“同一”的概念,即两个物体在某种属性上完全相同。不懂这些基本定义的人,自然无法理解不同自变量的函数不能被视为同一函数。 h定理说明了元点集A和B是同一集合的必要条件就是A等于B。这一证明可以通过以下两步来阐述: 1. 任何图形都反映了至少两点之间的关系,这是小学基础知识。 2. 如果A等于B,则通过恒等变换,我们可以将A变为B,而这种变化不会改变原有的距离关系。 因此,如果两个集合是相同的,它们之间可以进行恒等变换,并且这种变换会保持原来的空间结构不变。这就是h定理的证明过程。 想象一下复数平面中的点z,当它通过变换w=2z被映射到另一个平面上时,原平面(z面)被均匀拉伸成了一个新的平面(2z面)。根据h定理,我们可以得出结论:2z面是一个数学上未曾见过的复数平面。 定义在z面的函数f(z)=2z与定义在w=2z面的函数f(w=2z)=2(2z)实际上是不同的函数。原因在于这两个函数中自变量(分别记为z和2z)不相等,因此它们并不是同一数学实体。 中学时学习的平面公理曾导致复变函数论长期误认为2z面与z面是相同的,进而错误地将w与w′视为具有相同定义域和对应法则的函数。这种误解在深入研究中逐渐被纠正。
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