数学函数的发展史

合集下载

数学函数的发展历史

数学函数的发展历史

数学函数的发展历史数学函数的发展历史可以追溯到古希腊时期的数学家欧几里得和阿基米德。

欧几里得在其著作《几何原本》中首次引入了直线和曲线的概念,这可以认为是函数概念的起源之一、然而,直到十七世纪,函数的研究才真正取得了重要进展。

十七世纪的最伟大的数学家之一,法国数学家勒让德·伽洛阿是函数论的奠基人之一、伽洛阿在他的著作《分析术》中,首次提出了函数的概念。

他将函数定义为一种变量的规则,将一个数域的元素映射到另一个数域的元素。

他的著作中展示了对代数方程解的研究,这奠定了今天代数学关于解方程的基础。

在十七世纪晚期,数学家约瑟夫·路易·拉格朗日和奥古斯丁·路易·柯西对函数的理论进行了扩充。

拉格朗日在他的著作《微积分学》中对函数的性质进行了详细的研究。

他提出了拉格朗日方程和拉格朗日乘子法等重要理论,为动力学问题提供了创新的解决方法。

柯西则系统地发展了实变函数和复变函数的理论,提出了柯西序列、柯西准则和柯西-黎曼方程等重要概念。

在十九世纪,数学家高斯、魏尔斯特拉斯和韦尔斯特拉斯等人在函数论领域做出了重要贡献。

高斯提出了正切函数的首个定义,并引入了复数函数的概念。

魏尔斯特拉斯则发展了连续函数的理论,他证明了任何函数都可以用无限个三角函数的和来逼近,这被称为魏尔斯特拉斯逼近定理。

韦尔斯特拉斯研究了无穷可导函数的性质,提出了拟均一函数的概念。

十九世纪末至二十世纪初,函数论得到了进一步的拓展。

翁·费尔塞、埃里希·希尔伯特和大卫·希尔伯特等数学家在实变函数和复变函数的理论上做出了重要贡献。

翁・费尔塞证明了任何周期函数都可以用三角函数的无穷和表示,这被成为费尔塞级数。

埃里希·希尔伯特在他的著作《函数论》中系统地阐述了函数论的基本概念和理论,提出了希尔伯特空间和希尔伯特曲线等重要概念。

大卫·希尔伯特则研究了无穷维函数空间的理论,他给出了希尔伯特空间的公理化定义。

函数的发展历程

函数的发展历程

函数的发展历程一、古希腊时期古希腊数学家希腊斯科特·伯涅劳斯(Scctonius)在公元前4世纪就提出了函数的概念。

他用字母表示一个量,并用等式将这个量和另一个量联系在一起。

例如,他用f(x)表示x的平方,即f(x)=x^2。

但是,他并没有将函数作为独立的数学概念来看待,只是作为一种辅助工具。

二、17世纪17世纪是函数发展的重要时期。

著名数学家斯特林(Stevin)在其著作《五十个数学问题》中提出了函数的概念。

他指出,函数是一种可以用数学公式表示的规律,即f(x)=x^2。

三、18世纪18世纪是函数发展的关键时期。

著名数学家莫尔(Leibniz)在公元1694年提出了微积分的概念。

他认为,微积分是一种研究变化的工具,可以用来研究连续函数的变化。

这为函数研究开辟了新的天地。

四、19世纪19世纪是函数发展的全盛时期。

著名数学家高斯(Gauss)在公元1801年提出了高维空间的概念。

他认为,高维空间是一个可以用函数表示的数学模型,即可以用函数来描述多维空间的性质。

这为函数的研究提供了更加广阔的空间。

五、20世纪20世纪是函数发展的高潮时期。

著名数学家华罗庚(Huang Qiu-Guang)在公元1943年提出了泛函分析的概念。

他认为,泛函分析是一种研究函数性质的数学方法,可以用来研究连续函数和离散函数的性质。

这为函数的研究提供了更加丰富的内容。

六、21世纪21世纪是函数发展的新时期。

计算机技术的发展使得函数在计算机科学和工程领域中发挥着越来越重要的作用。

函数也被广泛用于数据挖掘和人工智能领域,为科学技术的发展做出了重要贡献。

综上,函数作为一种独立的数学概念,在古希腊时期就已经提出,但是直到17世纪才得到正式的定义。

随着时间的推移,函数在数学和工程领域的应用越来越广泛,为科学技术的发展做出了巨大贡献。

函数概念的发展历史和应用总结报告

函数概念的发展历史和应用总结报告

一、概述函数作为数学、计算机科学、工程学等多个学科领域中的重要概念,在其发展历史中扮演着至关重要的角色。

本报告将对函数概念的发展历史进行回顾,并总结其在各个领域中的应用情况,以期为相关领域的研究和教育提供参考。

二、函数概念的发展历史1. 函数的最早概念函数的最早概念可以追溯至古希腊数学家欧几里得的《几何原本》中,他将函数理解为图形和数之间的关系。

此后,函数的概念在数学中逐渐得到发展,包括勒让德、傅里叶、魏尔斯特拉斯等数学家的贡献。

2. 函数在工程学中的应用函数在工程学中的应用可以追溯至17世纪,当时牛顿和莱布尼兹分别发现了微积分学科,其中涉及了函数的概念。

自此之后,函数的应用在工程学中不断深入,成为解决工程问题的重要数学工具。

3. 函数在计算机科学中的发展函数在计算机科学中的发展可以追溯至20世纪50年代的代数逻辑理论。

随着计算机的发展,函数成为了编程和算法设计中的基础概念,如递归函数、高阶函数等。

三、函数在各领域中的应用总结1. 数学领域在数学领域中,函数的应用广泛,涉及微积分、数学分析、代数学等多个分支。

函数作为数学建模的基础,被广泛应用于科学研究和工程技术中。

2. 工程学领域在工程学领域中,函数的应用与数学领域紧密相关,包括控制系统、信号处理、电路分析等。

工程师通过函数分析和设计,解决了许多现实世界中的难题。

3. 计算机科学领域在计算机科学领域中,函数的应用涉及编程语言、算法设计、数据结构等多个方面。

函数作为计算机程序中的基本单位,对计算机科学的发展起到了至关重要的作用。

四、结语函数作为一个跨学科的概念,在数学、工程学、计算机科学等多个领域中得到了广泛的应用。

通过回顾函数概念的发展历史及其在各领域中的应用情况,我们可以更好地理解函数的重要性和作用,为今后在相关领域的研究和应用提供借鉴和指导。

希望本报告能对相关领域的研究和教育工作有所助益。

五、函数概念的发展历史和应用案例1. 函数在物理学中的应用在物理学中,函数的概念被广泛运用于描述自然界中的各种规律和现象。

数学函数的发展史

数学函数的发展史

数学函数的发展史古希腊时期的数学家以毕达哥拉斯(Pythagoras)和欧几里得(Euclid)为代表,他们主要研究整数和几何学。

然而,古希腊哲学家柏拉图(Plato)和亚里士多德(Aristotle)认为数字和几何只是感知世界的现象,并不是真正的数学。

因此,在数学函数的研究方面,古希腊数学家的工作相对较少。

直到十七世纪,数学函数才开始受到更多的关注。

这个时期被称为“分析学”的时期,许多重要的数学家如牛顿(Isaac Newton)和莱布尼茨(Gottfried Leibniz)开始研究数学函数的性质。

其中最重要的成果之一是微积分的发展,这个工具为研究函数的性质和变化提供了强有力的数学工具。

十九世纪,数学函数的研究进入了一个新的阶段。

非常重要的一位数学家是高斯(Carl Friedrich Gauss),他对复变函数进行了深入的研究。

他的工作对于解析函数和亚纯函数的性质提供了重要的理论基础。

此外,庞加莱(Henri Poincare)也对拓扑学中的函数进行了研究,他的工作为数学函数的拓展提供了新的视角。

在二十世纪,数学函数的发展进一步加速。

在康托尔(Georg Cantor)的引领下,数学家开始研究无穷集合和点集拓扑学中的函数。

此外,数学家们还开始研究一类特殊的函数,称为分形函数。

这些函数具有自相似性和分形结构,它们的研究不仅在数学上有重要意义,而且在物理学、生物学和计算机图形学等领域也有广泛的应用。

此外,随着计算机技术的迅猛发展,数学函数的研究进入了一个新的阶段。

数值计算和数学模拟的方法得到了广泛应用,使得数学函数的研究更加深入和全面。

这种趋势在工程学、物理学和金融学等应用数学领域尤为重要。

总的来说,数学函数的发展史可以追溯到古希腊时期,但真正的研究始于十七世纪。

随着时间的推移,数学家不断提出新的理论和方法,使得数学函数的研究越来越丰富和多样化。

今天,数学函数已经成为数学的核心概念之一,并在各个领域都发挥着重要的作用。

函数发展史

函数发展史

函数发展简史最早提出函数(function)概念的,是17世纪德国数学家莱布尼茨.后又经历了贝努利、欧拉等人的改译。

1821年,法国数学家柯西给出了类似现在中学课本的函数定义:“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,其他变数的可随着而确定时,则将最初的变数叫自变量,其他各变数叫做函数,在柯西的定义中,首先出现了自变量一词。

1834年,俄国数学家罗巴契夫斯基进一步指出了对应关系(条件)的必要性,利用这个关系以求出每一个x的对应值.康托尔自从德国数学家康托尔的集合论被大家接受后,用集合对应关系来定义函数概念就是现在高中课本里用的了。

. 中文数学书上使用的“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。

优美的函数图象笛卡尔的故事当时法国正流行黑死病,笛卡儿不得不逃离法国,于是他流浪到瑞典当乞丐。

某天,他在市场乞讨时,有一群少女经过,其中一名少女发现他的口音不像是瑞典人,她对笛卡儿非常好奇,于是上前问他…… 你从哪来的啊? “法国”“你是做什么的啊?” “我是数学家。

” 这名少女叫克丽丝汀,18岁,是一个公主,她和其它女孩子不一样,并不喜欢文学,而是热衷于数学。

当她听到笛卡儿说名身份之后,感到相当大的兴趣,于是把笛卡儿邀请回宫。

笛卡儿就成了她的数学老师,将一生的研究倾囊相授给克丽丝汀。

而克丽丝汀的数学也日益进步,直角坐标当时也只有笛卡儿这对师生才懂。

后来,他们之间有了不一样的情愫,发生了喧腾一时的师生恋。

这件事传到国王耳中,让国王相当愤怒!下令将笛卡儿处死,克丽丝汀以自缢相逼,国王害怕宝贝女儿真的会想不开,于是将笛卡儿放逐回法国,并将克丽丝汀软禁。

笛卡儿一回到法国后,没多久就染上了黑死病,躺在床上奄奄一息。

笛卡儿不断地写信到瑞典给克丽丝汀,但却被国王给拦截没收。

所以克丽丝汀一直没收到笛卡儿的信…… 在笛卡儿快要死去的时候,他寄出了第13封信,当他寄出去没多久后...就气绝身亡了。

函数概念的历史发展(完整版)

函数概念的历史发展(完整版)

函数概念的历史发展(完整版)(文档可以直接使用,也可根据实际需要修改使用,可编辑欢迎下载)函数概念的历史发展众所周知,函数是数学中一个重要概念,它几乎渗透到每一个数学分支,因此考察函数概念的发展历史及其演变过程,无疑有助于我们学生更深刻、更全面地理解函数的本职,并且从中得到有益的方法论启示。

1 函数概念的产生阶段—变量说马克思曾认为,函数概念是源于代数中自罗马时代就已经开始的不定方程的研究,那时,伟大的数学家丢番图对不定方程的研究已有相当程度,据此,可以认为函数概念至少在那时已经萌芽。

实际上作为变量和函数的朴素概念,几乎和数学源于同一时期,因为数学家在研究物体的大小及位置关系时,自然会导致通常称为函数关系的那种从属关系。

但是,真正导致函数概念得以迅速发展则是在16世纪以后,特别是由于微积分的建立,伴随这一学科的产生、发展和完善,函数概念也经历了产生、发展和完善的演变过程。

哥白尼的天文学革命以后,运动成为文艺复兴时期科学家共同感兴趣的问题,到了16世纪,对于运动的研究已变成自然科学的中心问题。

在这一时期,函数概念在不同科学家那里有着不同形式的描述。

在伽利略的《两门新科学》一书中,几乎从头到尾包含着函数的思想,他用文字和比例的语言表述函数关系。

例如,他提出:“两个等体积圆柱体的面积之比,等于它们高度之比的平方根。

”“两个侧面积相等的正圆柱,其体积之比等于它们高度之比的反比。

”他又说:“从静止状态开始以定常加速度下降的物体,其经过的距离与所用时间的平方成正比。

”这些描述非常清楚地表明伽利略已涉及并讨论变量和函数,但他并没有做出一般的抽象,并且也没有把文字叙述表示为符号形式。

几乎与此同时,许多数学家,如托里拆利、瓦里斯、笛卡儿、牛顿、莱布尼兹等,从不同角度对函数进行了不同程度的研究.有的数学家是把一些具体的函数看成曲线进行研究,尽管当时还没有建立实连续的概念,但数学家却默认曲线都是连续的。

托里拆利就曾对曲线()0≥y ex进行过研究;而瓦里斯在他的《动学》中研究过正弦曲=xae线,并注意到了这一函数的周期性。

函数的起源与发展

函数的起源与发展

函数的起源与发展函数是数学领域中的重要概念,起源于古希腊数学,发展至今已经成为现代数学的基石之一。

本文将探讨函数的起源及其发展历程。

一、起源:古希腊的函数概念函数的概念最早可以追溯到古希腊数学家欧多克索斯(Euclid)的著作《几何原本》中。

他在书上首次提出了“比例”这一概念,将其应用于几何学中。

比例即表示两个量之间的关系,这种关系可以表示为一个方程。

欧多克索斯认为,比例是由特定规律决定的,这种规律可以用图形表示。

此后,亚历山大的赛尼库斯(Heron of Alexandria)提出了函数的概念。

他将比例的概念扩展到变量之间的关系,提出了函数的定义:“当一个量由其他量决定时,我们称这个量是其他量的函数。

”赛尼库斯以几何图像的方式表示函数,将其作为几何问题的解决方法。

二、发展:函数的发展与数学分析的崛起函数的概念在古希腊数学时代虽然已有初步的形成,但真正的发展要追溯到十七世纪的科学革命时期。

牛顿(Isaac Newton)和莱布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz)两位伟大的数学家和物理学家几乎同时独立地发展了微积分学,从而为函数的研究奠定了基础。

牛顿和莱布尼茨将函数视为一种能够以无穷小的变化率来描述的数学对象。

他们引进了导数和积分的概念,并将其作为函数变化率和面积的度量。

他们的工作将函数的研究提升到了一个新的高度,使得函数成为数学分析的核心内容。

随着数学分析的发展,函数的研究也变得更加丰富和深入。

欧拉(Leonhard Euler)提出了指数函数和对数函数的概念,并发展了复变函数的理论。

拉格朗日(Joseph-Louis Lagrange)和柯西(Augustin-Louis Cauchy)等数学家也在函数的研究方面做出了重要贡献。

函数的研究不仅局限于实数领域,还拓展到复数、向量、矩阵等多个数学领域。

三、应用:函数在科学和工程中的重要性函数作为一种描述变化规律的数学工具,在科学和工程领域具有广泛的应用。

函数发展历程

函数发展历程

函数发展历程函数作为一种数学概念和计算机编程的核心概念,经历了长期的发展历程。

本文将从函数的起源、确立、扩展和应用等方面,依次介绍函数的发展历程。

函数的起源可以追溯到古希腊时期。

数学家欧几里得就曾经研究直线上的某一点与其它点之间的关系,这种对抽象关系的研究正是函数学的起源。

而其他古代数学家如阿基米德、欧拉等人也都在他们自己的研究中使用了类似函数的概念,但这些早期的函数概念尚未明确并没有统一的定义。

17世纪,数学家伯努利兄弟为数学函数确立了更加明确的定义。

他们认为,函数是一个可见量与适当的自变量之间的依赖关系,从而引入了函数的图像和变化率的概念。

这个定义为后来函数的发展奠定了基础。

18世纪,数学分析学的奠基人牛顿、莱布尼茨进一步推动了函数的发展。

他们发明了微积分学,不仅完善了函数的定义和性质,还研究了函数的极限、导数和积分等重要概念,且提出了函数的泰勒级数展开理论。

这些成果使函数概念在数学领域得到广泛应用,并为物理学、工程学等学科提供了重要工具。

随着计算机的发展,函数得到了更广泛的应用。

20世纪50年代,计算机语言FORTRAN的出现为函数在计算机编程中的应用奠定了基础。

FORTRAN语言支持用户定义函数,并且强调了函数的重复利用性。

这为以后编程语言的函数概念提供了一个先例。

从20世纪60年代开始,函数在计算机编程中的应用逐渐得到重视。

ALGOL语言提供了一种新的函数定义和调用方式,引入了块结构和局部变量的概念。

这些特性使函数的使用得到进一步简化,并使函数模块化成为可能。

在20世纪70年代,C语言的出现进一步推动了函数的发展。

C语言引入了参数传递和返回值的机制,使得函数的调用和返回更加灵活。

此外,C语言还支持递归调用,这使得函数能够实现更加复杂的功能。

随着计算机科学的不断发展,函数的应用领域也不断扩展。

从科学计算到图形学、数据库、人工智能等领域,函数都发挥着不可替代的作用。

同时,函数式编程的兴起也推动了函数的进一步发展。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

总课题:数学的发展史子课题:函数的发展史一、组长:李组员:刘田仁姬孙二、指导老师:张三、班级:高一12班四、成员简介:李:性格开朗、刻苦认真担任组长刘:喜欢英语、大方担任搜集仁:喜欢信息、刻苦认真担任写作姬:开朗大方、热情担任搜集孙:爱好动漫、画画性格外向担任整理田:开朗大方刻苦认真担任整理五、选题的原因:开阔视野,增长见识。

提高我们的数学修养‘可以使我们更好的融合在一起,加强团结,了解数学。

六:研究计划:共六人:姬刘担任搜集李仁担任写作孙田整理资料七:研究成果:历史表明,重要数学概念对数学发展的作用是不可估量的,函数概念对数学发展的影响,可以说是贯穿古今、旷日持久、作用非凡,回顾函数概念的历史发展,看一看函数概念不断被精炼、深化、丰富的历史过程,是一件十分有益的事情,它不仅有助于我们提高对函数概念来龙去脉认识的清晰度,而且更能帮助我们领悟数学概念对数学发展,数学学习的巨大作用.(一)1.早期函数概念——几何观念下的函数十七世纪伽俐略(G.Galileo,意,1564-1642)在《两门新科学》一书中,几乎全部包含函数或称为变量关系的这一概念,用文字和比例的语言表达函数的关系。

1673年前后笛卡尔(Descartes,法,1596-1650)在他的解析几何中,已注意到一个变量对另一个变量的依赖关系,但因当时尚未意识到要提炼函数概念,因此直到17世纪后期牛顿、莱布尼兹建立微积分时还没有人明确函数的一般意义,大部分函数是被当作曲线来研究的。

马克思曾经认为,函数概念来源于代数学中不定方程的研究.由于罗马时代的丢番图对不定方程已有相当研究,所以函数概念至少在那时已经萌芽.自哥白尼的天文学革命以后,运动就成了文艺复兴时期科学家共同感兴趣的问题,人们在思索:既然地球不是宇宙中心,它本身又有自转和公转,那么下降的物体为什么不发生偏斜而还要垂直下落到地球上?行星运行的轨道是椭圆,原理是什么?还有,研究在地球表面上抛射物体的路线、射程和所能达到的高度,以及炮弹速度对于高度和射程的影响等问题,既是科学家的力图解决的问题,也是军事家要求解决的问题,函数概念就是从运动的研究中引申出的一个数学概念,这是函数概念的力学来源.(二)早在函数概念尚未明确提出以前,数学家已经接触并研究了不少具体的函数,比如对数函数、三角函数、双曲函数等等.1673年前后笛卡儿在他的解析几何中,已经注意到了一个变量对于另一个变量的依赖关系,但由于当时尚未意识到需要提炼一般的函数概念,因此直到17世纪后期牛顿、莱布尼兹建立微积分的时候,数学家还没有明确函数的一般意义.1673年,莱布尼兹首次使用函数一词表示“幂”,后来他用该词表示曲线上点的横坐标、纵坐标、切线长等曲线上点的有关几何量.由此可以看出,函数一词最初的数学含义是相当广泛而较为模糊的,几乎与此同时,牛顿在微积分的讨论中,使用另一名词“流量”来表示变量间的关系,直到1689年,瑞士数学家约翰·贝努里才在莱布尼兹函数概念的基础上,对函数概念进行了明确定义,贝努里把变量x和常量按任何方式构成的量叫“x的函数”,表示为yx.当时,由于连接变数与常数的运算主要是算术运算、三角运算、指数运算和对数运算,所以后来欧拉就索性把用这些运算连接变数x和常数c而成的式子,取名为解析函数,还将它分成了“代数函数”与“超越函数”.18世纪中叶,由于研究弦振动问题,达朗贝尔与欧拉先后引出了“任意的函数”的说法.在解释“任意的函数”概念的时候,达朗贝尔说是指“任意的解析式”,而欧拉则认为是“任意画出的一条曲线”.现在看来这都是函数的表达方式,是函数概念的外延.(三)十八世纪函数概念──代数观念下的函数1718年约翰·贝努利(Johann Bernoulli ,瑞,1667-1748)在莱布尼兹函数概念的基础上对函数概念进行了定义:“由任一变量和常数的任一形式所构成的量。

”他的意思是凡变量x和常量构成的式子都叫做x的函数,并强调函数要用公式来表示。

1755,欧拉(L.Euler,瑞士,1707-1783) 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。

”18世纪中叶欧拉(L.Euler,瑞,1707-1783)给出了定义:“一个变量的函数是由这个变量和一些数即常数以任何方式组成的解析表达式。

”他把约翰·贝努利给出的函数定义称为解析函数,并进一步把它区分为为代数函数和超越函数,还考虑了“随意函数”。

不难看出,欧拉给出的函数定义比约翰·贝努利的定义更普遍、更具有广泛意义。

(四)十九世纪函数概念──对应关系下的函数1821年,柯西(Cauchy,法,1789-1857) 从定义变量起给出了定义:“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,其他变数的值可随着而确定时,则将最初的变数叫自变量,其他各变数叫做函数。

”在柯西的定义中,首先出现了自变量一词,同时指出对函数来说不一定要有解析表达式。

不过他仍然认为函数关系可以用多个解析式来表示,这是一个很大的局限。

1822年傅里叶(Fourier,法国,1768——1830)发现某些函数也已用曲线表示,也可以用一个式子表示,或用多个式子表示,从而结束了函数概念是否以唯一一个式子表示的争论,把对函数的认识又推进了一个新层次。

函数概念缺乏科学的定义,引起了理论与实践的尖锐矛盾.例如,偏微分方程在工程技术中有广泛应用,但由于没有函数的科学定义,就极大地限制了偏微分方程理论的建立.1833年至1834年,高斯开始把注意力转向物理学.他在和W·威伯尔合作发明电报的过程中,做了许多关于磁的实验工作,提出了“力与距离的平方成反比例”这个重要的理论,使得函数作为数学的一个独立分支而出现了,实际的需要促使人们对函数的定义进一步研究.后来,人们又给出了这样的定义:如果一个量依赖着另一个量,当后一量变化时前一量也随着变化,那么第一个量称为第二个量的函数.“这个定义虽然还没有道出函数的本质,但却把变化、运动注入到函数定义中去,是可喜的进步.”在函数概念发展史上,法国数学家富里埃的工作影响最大,富里埃深刻地揭示了函数的本质,主张函数不必局限于解析表达式.1822年,他在名著《热的解析理论》中说,“通常,函数表示相接的一组值或纵坐标,它们中的每一个都是任意的……,我们不假定这些纵坐标服从一个共同的规律;他们以任何方式一个挨一个.”在该书中,他用一个三角级数和的形式表达了一个由不连续的“线”所给出的函数.更确切地说就是,任意一个以2π为周期函数,在〔-π,π〕区间内,可以由y x表示出.其中,富里埃的研究,从根本上动摇了旧的关于函数概念的传统思想,在当时的数学界引起了很大的震动.原来,在解析式和曲线之间并不存在不可逾越的鸿沟,级数把解析式和曲线沟通了,那种视函数为解析式的观点终于成为揭示函数关系的巨大障碍.通过一场争论,产生了罗巴切夫斯基和狄里克莱的函数定义.1834年,俄国数学家罗巴切夫斯基提出函数的定义:“x的函数是这样的一个数,它对于每个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.”这个定义建立了变量与函数之间的对应关系,是对函数概念的一个重大发展,因为“对应”是函数概念的一种本质属性与核心部分.1837年狄利克雷(Dirichlet,德,1805-1859) 突破了这一局限,认为怎样去建立x与y之间的关系无关紧要,他拓广了函数概念,指出:“对于在某区间上的每一个确定的x值,y都有一个或多个确定的值,那么y叫做x的函数。

”这个定义避免了函数定义中对依赖关系的描述,以清晰的方式被所有数学家接受。

这就是人们常说的经典函数定义。

根据这个定义,即使像如下表述的,它仍然被说成是函数(狄利克雷函数):f(x)= 1(x为有理数),0(x为无理数).在这个函数中,如果x由0逐渐增大地取值,则f(x)忽0忽1.在无论怎样小的区间里,f(x)无限止地忽0忽1.因此,它难用一个或几个式子来加以表示,甚至究竟能否找出表达式也是一个问题.但是不管其能否用表达式表示,在狄利克雷的定义下,这个f(x)仍是一个函数.狄利克雷的函数定义,出色地避免了以往函数定义中所有的关于依赖关系的描述,以完全清晰的方式为所有数学家无条件地接受.至此,我们已可以说,函数概念、函数的本质定义已经形成,这就是人们常说的经典函数定义.等到康托(Cantor,德,1845-1918)创立的集合论在数学中占有重要地位之后,维布伦(Veblen,美,1880-1960)用“集合”和“对应”的概念给出了近代函数定义,通过集合概念把函数的对应关系、定义域及值域进一步具体化了,且打破了“变量是数”的极限,变量可以是数,也可以是其它对象。

(五)现代函数概念──集合论下的函数1914年豪斯道夫(F.Hausdorff)在《集合论纲要》中用不明确的概念“序偶”来定义函数,其避开了意义不明确的“变量”、“对应”概念。

库拉托夫斯基(Kuratowski)于1921年用集合概念来定义“序偶”使豪斯道夫的定义很严谨了。

随着生产实践和科学实验的进一步发展,又引起函数概念新的尖锐矛盾,本世纪20年代,人类开始研究微观物理现象.1930年量子力学问世了,在量子力学中需要用到一种新的函数——δ-函数,即ρ(x)=0,x≠0,∞,x=0.且δ-函数的出现,引起了人们的激烈争论.按照函数原来的定义,只允许数与数之间建立对应关系,而没有把“∞”作为数.另外,对于自变量只有一个点不为零的函数,其积分值却不等于零,这也是不可想象的.然而,δ-函数确实是实际模型的抽象.例如,当汽车、火车通过桥梁时,自然对桥梁产生压力.从理论上讲,车辆的轮子和桥面的接触点只有一个,设车辆对轨道、桥面的压力为一单位,这时在接触点x=0处的压强是P(0)=压力/接触面=1/0=∞.其余点x≠0处,因无压力,故无压强,即P(x)=0.另外,我们知道压强函数的积分等于压力,即函数概念就在这样的历史条件下能动地向前发展,产生了新的现代函数定义:若对集合M的任意元素x,总有集合N确定的元素y与之对应,则称在集合M上定义一个函数,记为y=f(x).元素x称为自变元,元素y称为因变元.函数的现代定义与经典定义从形式上看虽然只相差几个字,但却是概念上的重大发展,是数学发展道路上的重大转折,近代的泛函分析可以作为这种转折的标志,它研究的是一般集合上的函数关系.函数概念的定义经过二百多年来的锤炼、变革,形成了函数的现代定义,应该说已经相当完善了.不过数学的发展是无止境的,函数现代定义的形式并不意味着函数概念发展的历史终结,近二十年来,数学家们又把函数归结为一种更广泛的概念—“关系”.设集合X、Y,我们定义X与Y的积集X×Y为X×Y={(x,y)|x∈X,y∈Y}.积集X×Y中的一子集R称为X与Y的一个关系,若(x,y)∈R,则称x与y有关系R,记为xRy.若(x,y)R,则称x与y无关系.现设f是X与Y的关系,即fX×Y,如果(x,y),(x,z)∈f,必有y=z,那么称f为X到Y的函数.在此定义中,已在形式上回避了“对应”的术语,全部使用集合论的语言了.从以上函数概念发展的全过程中,我们体会到,联系实际、联系大量数学素材,研究、发掘、拓广数学概念的内涵是何等重要.八:结论总结函数(function)表示每个输入值对应唯一输出值的一种对应关系。

相关文档
最新文档