3.1 黎曼積分與傅立葉級數#
1853:就職論文第一擊#
為取得授課資格(Habilitation),黎曼提交論文《用三角級數表示函數的可能性》。為嚴格討論傅立葉級數,他重新定義了積分——黎曼積分:把區間分割、取樣、求和取極限:
\[\int_a^b f = \lim_{\|P\|\to 0}\sum f(\xi_i)\Delta x_i\]
今天全世界微積分課本裡的積分定義,就是它(勒貝格積分 1902 年才將其推廣)。
條件的銳利#
他給出了傅立葉級數收斂的精細條件,並構造了處處連續、處處不可微函數的早期例子(後由魏爾斯特拉斯完善)——病態函數進入了分析的殿堂,動搖了「連續即光滑」的直覺。
一年三擊的第一擊#
1852–54 年間,黎曼連發三彈:就職論文(分析)、博士後的物理研究(電動力學)、就職演講(幾何)。每一彈都開闢一個領域——科學史上罕見的密度。
flowchart TD
A[1853 就職論文] --> B[黎曼積分定義]
B --> C[全球微積分課本沿用至今]
A --> D[傅立葉收斂精細條件]
D --> E[病態函數:連續≠光滑]因果:黎曼積分是「熱身」——它證明了黎曼重建基礎的能力。而真正的決戰(幾何基礎)將在一年後的演講中打響。