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你知道“函数”的来历吗?

 sanmin 2011-11-26

 

湖北省钟祥市罗集一中(431925)熊志新

 

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》(1895年)一书时,把“function”译成函数的。

中国古代“函”字与“含”字通用,都有着“包含”的意思,李善兰给出的定义是:“凡式中含天,为天之函数。”中国古代用天、地、人、物4个字来表示4个不同的未知数或变量。这个定义的含义是:“凡是公式中含有变量 ,则该式子叫做 的函数。”所以“函数”是指公式里含有变量的意思。

你知道“函数”是怎样发展来的吗?让我们一起回顾一下函数概念的发展史吧,这对于刚接触到函数的初中同学来说,虽然不可能有较深理解,但无疑对加深理解课堂知识、激发学习兴趣将是大有益的。

函数(function)这一名词,是德国的数学家莱布尼茨(Liebniz 16461716)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x2x3,…。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·柏努意(Jacques Bernoulli 16451705)给出了和莱布尼茨相同的函数定义。1718年,雅克·柏努意的弟弟约翰·柏努意(Jean Bernoulli16671748)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.换句话说定义为: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·柏努意的学生瑞士数学家欧拉(Euler 17071783),把约翰·柏努意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,由莱布尼兹到欧拉所引入的函数概念,都还是和解析表达式、曲线表达等概念纠缠在一起。

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(Cauchy 17891857)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,其它变数的值也可随之而确定时,则将最初的变数称之为‘自变数’,其它各变数则称为‘函数’.” 在柯西的定义中,首先出现了“自变量”一词。

人们不难看出,这一定义和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、不连续等概念之间的纠缠不清的情况,已经得到了澄清。

但是,柯西的定义总还是考虑到xy之间的关系可用解析式表示。德国数学家黎曼(Riemann 18261866)引入了新的定义:“对于x的每一个值,y总有完全确定了的值与之对应,而不拘建立xy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xy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yx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偏性,为理论研究和实际应用提供了方便。因此,这个定义曾被比较长期的使用着。

上面我们对函数概念的历史发展作了概述,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。

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