Газета Троицкий Вариант # 40 (27_10_2009) - [8]

Есть предел последовательности, есть функции. Аргумент функции может стремиться к некоторому числу слева, справа или с обеих сторон, а может — к ±оо (плюс-минус бесконечности). Значение — к конечному или бесконечному пределу. Если различать +<» и -» (а формулы их различают), мы получим только в случае функций 15 конкретных определений предела. Понятно, что заучить их без понимания — непосильный труд. Они во многом однотипны; надо усвоить их внутреннюю логику.

Сложность для студента представляют три квантора, всегда идущие в одном порядке:

∀… ∃… ∀… (для любого ... существует ... для любого)

Возникает естественная идея: а что если исходить не из содержания каждого отдельного квантора, а из самой идеи их чередования? Пусть их будет вообще много:

∀… ∃…∀… ∃…∀… ∃…∀… ∃…∀… ∃…∀… ∃…∀… ∃…

На что это похоже?

Представим себе игру на двоих типа шахмат (чередование ходов), но для простоты — без возможности ничейного исхода. То есть неминуем мат белым (МБ) или мат черным (МЧ). Тогда нетрудно заметить, что из данной позиции мат черным в три хода записывается такой формулой (где б(к); ч(к) — соответственно к-е ходы белых и черных):

∃ б(1) ∀ ч(1) ∃б(2) ∀ ч(2) ∃б(3) МЧ

(Опять по-русски: Есть такой первый ход белых, что на любой ответ черных найдется — естественно, не универсальный, а зависящий от этого ответа второй ход белых, такой, что на любой ответ черных третьим ходом — белые ставят мат.)

Мат же белым предполагает другое начало — с квантора всеобщности: как бы ни пошли белые, они обречены.

Наша игра «предел» предполагает три хода — белых, черных и белых, потом — сверку полученного результата и непременный выигрыш черных. Вот как выглядит сходимость последовательности к 5 (исходная формула):

Первый играющий называет значение числа е. Например, 0,000000001.

Второй, подумав, выдает N = 16573. Первый вправе назвать любое число больше N. Он называет 16585.

Идет сверка. И х(16585) — 5 оказывается меньше 0,000000001.

Первый расплачивается. Азарт толкает его на повторение эксперимента. Теперь он выдвигает и вовсе микроскопическое s = 0,000000000000000000000000000000000000001.

Второй, подумав, выдает N=178539763. И, вне зависимости от следующего декоративного хода Первого, Второй выигрывает по итогам сверки.

Если Первый — не клинический идиот и не чересчур богат, после получаса игры он понимает две вещи:

1) второй выигрывает всегда (это и есть сходимость — квантор в квантор);

2) так как он выигрывает одним ходом, в нем заключена суть выигрыша.

Опыт показывает, что такая игровая модель наглядна и способствует лучшему усвоению материала.

Здесь же — и возможность немного неформального, нестрогого, но быстрого и конструктивного определения предела, того самого разумного упрощения без катастрофической потери смысла. В подавляющем большинстве случаев сходимость последовательности (функции) — это способ вычисления N (или А) по s. Иначе говоря, решающий ход. Заметим, что просто наблюдением за формулой предела выделить из нее решающее звено 3 N(s) не так-то легко. А в метафоре игры — мгновенно.

Всматривание в природу решающего хода наводит на еще одну модель. Давайте будем говорить о сходимости как о существовании машинки, перерабатывающей ε в N (или Δ). Вот такой: ε → ♦→ Δ. Тогда доказательства сходимости сводятся к конструированию и предъявлению таких машинок — либо «винтик за винтиком» (сходимость конкретных функций и последовательностей), либо с использованием уже существующих, данных машинок, неважно как, но действующих, типа запаянных микросхем (сумма, произведение, суперпозиция функций).

Здесь надо сказать, что этот (довольно очевидный) язык — с «распараллеливанием» s на две машинки, с черными ящичками и т.п. — оказывается весьма современным. Отвинтив боковую стенку компьютера, любой студент видит нечто подобное. Поэтому здесь идет оживление формулы, визуализация.

К сожалению, в большинстве вузов мальчики и девочки довольно бойко дифференцируют и вычисляют пределы, не зная, что такое производная и предел. По-моему, этот компромисс вреден со многих точек зрения. Об этом можно впоследствии поговорить отдельно.

Леонид Костюков

ФЦП «Кадры» — гладко было на бумаге...

110

«Троицкий вариант» продолжает отслеживать ход конкурсов Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»

Федеральная целевая программа (ФЦП) «Кадры» была задумана, чтобы поддержать лучшие научно-образовательные центры, научные группы и отдельных молодых исследователей. Пробив себе дорогу в серьезной конкуренции с проектами многих других федеральных целевых программ, ФЦП «Кадры», наконец, заработала в этом году, пусть первоначально планировавшиеся расходы на нее и были урезаны в связи с кризисом. Однако ей не суждено было оправдать надежд на качественное отличие в организации конкурсов и экспертизы от того, что как это устроено в уже действующих федеральных целевых программах научно-технической направленности. Виной тому в первую очередь Федеральный закон от 21.07.2005 № 94-ФЗ «О размещении заказов на поставки товаров, выполнение работ, оказание услуг для государственных и муниципальных нужд» и психология чиновников, не желающих отступать от наработанных шаблонов проведения конкурсов. Дело в том, что Федеральный закон 94-ФЗ устанавливает такие правила оценки заявок, подаваемых на конкурсы, которые практически не учитывают особенностей научно-образовательной сферы (см. выпуск «Троицкого варианта» от 17 марта 2009 г.), и, кроме того, прописывает процедуру подачи заявок, неудобную для нормальной организации научных конкурсов, а чиновники по своей инициативе делают процедуру подачи заявок еще более тяжелой и запутанной.