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函数的来历

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现行数学教科书上使用的“函数”一词是转译词,是我国清代数学家李善兰在翻译《代数学》一书时,把“function”译成函数的.

函数(function)这一名词,是德国的数学家莱布尼茨17世纪首先采用的.在最初,莱布尼茨用函数一词表示变量x的幂,即x2,x3,….其后莱布尼茨还用函数一词表示曲线上的横坐标、纵坐标、切线的长度、垂线的长度等所有与曲线上的点有关的量.

与莱布尼茨几乎同时,瑞士数学家雅克・贝努利给出了和莱布尼茨相同的函数定义.1718年,雅克・贝努利的弟弟约翰・贝努利给出了函数的如下定义:由任一变数和常数的任意形式所构成的量叫做这一变数的函数.换句话说为:由x和常量所构成的任一式子都可称之为关于x的函数.

约翰・贝努利的学生瑞士数学家欧拉,把约翰・贝努利关于函数的定义又推进了一步,使之更加明朗化.1775年,欧拉把函数定义为:“如果某些变量以某一种方式依赖于另一些变量,即当后面这些变量变化时,前面这些变量也随着变化,我们把前面的变量称为后面变量的函数.”

由此可以看到,由莱布尼茨到欧拉所引入的函数概念,都还是和解析表达式、曲线表达式等概念纠缠在一起的.

为了适应当时所出现的各种情况,为了适应数学的发展,法国数学家柯西引入了新的函数定义:“在某些变数间存在着一定的关系,当一经给定其中某一变数的值,其他变数的值也可随之而确定时,则将最初的变数称为‘自变数’,其他各变数则称为‘函数’.”在柯西的定义中,首先出现了“自变量”一词.

这一定义和我们现行中学课本的定义是很相近的.在这里,函数的概念和曲线、连续、不连续等概念之间纠缠不清的情况,已经得到了澄清.

但是,柯西的定义总还是考虑到x,y之间的关系可用解析式表示.德国数学家黎曼引入了新的定义:“对于x的每一个值, 总有完全确定了的值与之对应,而不拘于建立x,y之间的对应方法如何,均将y称为x的函数.”

1834年,俄国数学家罗巴契夫斯基进一步提出函数的定义:“x的函数是这样的一个数,它对于每一个x都有确定的值 ,并且随着x一起变化.函数值可以由解析式给出,也可以由一个条件给出,这个条件提供了一种寻求全部对应值的方法.函数的这种依赖关系可以存在,但仍然是未知的.”这个定义指出了对应关系(条件)的必要性,利用这个关系可以求出每一个x的对应值.

1837年德国数学家狄里克雷认为怎样去建立x与y之间的对应关系是无关紧要的,所以他的定义是:“如果对于x的每一个值,y总有一个完全确定的值与之对应,则y是x的函数.”这个定义抓住了概念的本质属性,变量y称为x的函数,只须有一个法则存在,使得这个函数取值范围中的每一个值,有一个确定的y值和它对应就行了,不管这个法则是公式或图象或表格或其他形式.这个定义比前面的定义带有普遍性,为理论研究和实际应用提供了方便.因此,这个定义曾被较长期地使用.

我们看到,函数这个重要概念发展到近代,经过了一段如此漫长的道路,从某种意义上来说,它反映了人类对事物逐渐精确化的认识过程.数学史表明,重要的数学概念的产生和发展,对数学发展起着不可估量的作用.