在十八世纪,微积分是一台威力惊人而又有点神秘的机器。欧拉把发散级数加起来,却能从中得到正确的结果;拉格朗日试图把一切建立在幂级数上;书里谈论着“无穷小”的量,方便时它是零,不方便时又不是零。这套东西管用,但没有人能确切解释为什么管用。 《分析教程》 1821 年,柯西出版了《皇家综合理工学院分析教程》,内容是他给未来的工程师们讲的课。他在序言中宣布,要赋予分析学“几何学所要求的全部严格性”。一切从一个定义开始: 当同一个变量相继取得的值无限地趋近于一个固定的值,以至于最终与它的差可以随意地小,这个固定的值就称为所有其他值的极限。 — 奥古斯丁-路易·柯西,《分析教程》(1821) 1821 年《分析教程》的扉页:第一部分,代数分析。柯西署名为桥梁与道路工程师、综合理工学院教授、科学院院士。Augustin-Louis Cauchy · 维基共享资源 · CC0 从此,无穷小不再是神秘的量:它只是一个极限为零的变量。例如,当 $n$ 增大时,$\frac{1}{n}$ 是一个无穷小,因为任给一个小数,$\frac{1}{n}$ 最终会比它小,而且再也不会回头。 连续函数 第二个定义是连续。对欧拉来说,连续函数是由单一公式给出的函数。柯西换了一个着眼于函数行为的观念: 如果对于给定界限之间的每个 x 值,差 f(x + α) − f(x) 的数值随着 α 的数值无限地减小,那么函数 f(x) 在这两个界限之间就是连续的。 — 奥古斯丁-路易·柯西,《分析教程》(1821) 用今天的话说:自变量的微小增量只引起函数的微小变化。四十年后,魏尔斯特拉斯用每个学生都熟悉的字母写下了这一点:对每个 $\varepsilon > 0$,存在 $\delta > 0$,使得只要 $|\alpha| < \delta$,就有 $|f(x+\alpha) - f(x)| < \varepsilon$。这两个字母本身在柯西 1823 年的证明中就已经出现。 介值定理 有了这个定义,柯西证明了一个人人都觉得显然的事实:如果 $f$ 在 $[a, b]$ 上连续,且 $f(a)$ 与 $f(b)$ 异号,那么在 $a$ 和 $b$ 之间存在一点使 $f$ 等于零。捷克人伯纳德·波尔查诺在 1817 年发表过一个证明,但几乎没人读过。