A)
Lia, спасибо за помощь в редактировании формул. Постараюсь больше не доставлять Вам хлопот в этом деле.
B) Тема чрезвычайно важна для всего математического образования в России. Надеюсь,
топикстартёр при желании сможет связаться со мной, используя указанные выше адреса моих выступлений. Преподавание математики надо исправлять и развивать, оно замерло на одном месте лет тридцать назад.
C) Изложу малую, но важную часть моих выступлений (см. выше) по этой теме.
Рассмотрим две группы формул дифференциалов функций одной переменной:
1) формулы дифференциалов из определения
2) Формулы дифференциалов сложной функции (суперпозиции двух функций)
Обе эти группы формул применяются и в случае "икс - независимая переменная" и в случае "икс - функция".
(С оговоркой, что слова "икс - независимая переменная" следовало бы заменить словами "икс и его приращение - первичные переменные" и так оно и будет в недалеком будущем нашего преподавания).
То есть всего мы имеем четыре случая применения этих формул,
но когда "икс - независимая переменная" обе группы формул совпадают и потому
мы имеем ТРИ разных случая применения всех этих формул.
Декларируя правило (идущее от Коши) писать в первой группе формул
вместо
, авторы советских учебников вслед за Фихтенгольцем "обосновывают" его рассуждением такого рода: мы в случае "икс - свободная переменная" под
будем понимать приращение икса (и не только понимать, но и называть его "дифференциалом свободной переменной").
А поскольку икс может быть либо "свободной переменной", либо функцией, сторонникам этого правила кажется, будто это правило охватывает
все случаи применения формул. - Нет,
не все, а только два из трёх!
Такое правило приводит к выведению из употребления того случая (из трёх), когда в формулах первой группы
и
- функция и ее приращение.
То есть в наших вычислениях роль первичных переменных игрют не только "свободные переменные" (в смысле Фихтенгольца) но и функции.
И сам Фихтенгольц такое употребление формул первой группы демонстрирует в примерах вычисления пределов функций. То есть противоречит самому себе.
Спасая от ликвидации это правило, авторы учебников создают неверные и даже бессмысленные "доказательства" того, что первую группу формул якобы нельзя использовать, когда
и
- функция и ее приращение. Одно из них можно видеть у Фихтенгольца на стр. 242 тома 1 (издание 1962 г.)
Они приписывают формулам из первой группы свойство, которого у них нет и быть не может: зависеть от того, откуда мы взяли числа
и
- сами мы их придумали или нет, подвергли ли мы величину икса изменению непосредственно или через изменение какой-то другой переменной, от которой икс зависит.
Очевидно, что Коши придумывал это правило с целью оправдать Лейбницевские обозначения производных, противоречащие Лагранжеву пониманию дифференциалов.
Видимо, такой же была причина этой ошибки у советских авторов.
Коши не знал, что в рамках вещественных чисел это сделать невозможно, потому что у Лейбница дифференциалы в обозначениях производных и интегралов - бесконечно малые числа (именно числа), а у Лагранжа - нет. Его мы должны извинить.
Но вот многих из советских авторов извинить уже труднее, потому что они должны были знать о теории гипервещественных чисел (1960-е годы), в которой бесконечно малые числа Лейбница реализованы аккуратно.
Коме того, ничто не мешало им видеть неверность их доказательств "не инвариантности" старших дифференциалов.