笛卡兒引入變量后,隨之而來的便是函數(shù)的概念.他指出y和是變量(“未知量和未定的量”)的時候,也注意到y(tǒng)依賴于而變.這正是函數(shù)思想的萌芽.但是他沒有使用“函數(shù)”這個詞。函數(shù)這個數(shù)學(xué)名詞是萊布尼茲在1694年開始使用的,以描述曲線的一個相關(guān)量,如曲線的斜率或者曲線上的某一點。萊布尼茲所指的函數(shù)現(xiàn)在被稱作可導(dǎo)函數(shù),數(shù)學(xué)家之外的普通人一般接觸到的函數(shù)即屬此類。對于可導(dǎo)函數(shù)可以討論它的極限和導(dǎo)數(shù)。此兩者描述了函數(shù)輸出值的變化同輸入值變化的關(guān)系,是微積分學(xué)的基礎(chǔ)。 函數(shù)概念是全部數(shù)學(xué)概念中最重要的概念之一,縱觀300年來函數(shù)概念的發(fā)展,眾多數(shù)學(xué)家從集合、代數(shù)、直至對應(yīng)、集合的角度不斷賦予函數(shù)概念以新的思想,從而推動了整個數(shù)學(xué)的發(fā)展。本文擬通過對函數(shù)概念的發(fā)展與比較的研究,對函數(shù)概念的教學(xué)進行一些探索。 十七世紀伽俐略(G.Galileo,意,1564-1642)在《兩門新科學(xué)》一書中,幾乎從頭到尾包含著函數(shù)或稱為變量的關(guān)系這一概念,用文字和比例的語言表達函數(shù)的關(guān)系。1637年前后笛卡爾(Descartes,法,1596-1650)在他的解析幾何中,已經(jīng)注意到了一個變量對于另一個變量的依賴關(guān)系,但由于當(dāng)時尚未意識到需要提煉一般的函數(shù)概念,因此直到17世紀后期牛頓、萊布尼茲建立微積分的時候,數(shù)學(xué)家還沒有明確函數(shù)的一般意義,絕大部分函數(shù)是被當(dāng)作曲線來研究的。 1673年,萊布尼茲首次使用“function”(函數(shù))表示“冪”,后來他用該詞表示曲線上點的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)、切線長等曲線上點的有關(guān)幾何量。與此同時,牛頓在微積分的討論中,使用 “流量”來表示變量間的關(guān)系。 1718年約翰·貝努利(BernoulliJohann,瑞,1667-1748)才在萊布尼茲函數(shù)概念的基礎(chǔ)上,對函數(shù)概念進行了明確定義:由任一變量和常數(shù)的任一形式所構(gòu)成的量。貝努利把變量x和常量按任何方式構(gòu)成的量叫“x的函數(shù)”,表示為,其在函數(shù)概念中所說的任一形式,包括代數(shù)式子和超越式子。 1822年傅里葉(Fourier,法,1768-1830)發(fā)現(xiàn)某些函數(shù)可用曲線表示,也可用一個式子表示,或用多個式子表示,從而結(jié)束了函數(shù)概念是否以唯一一個式子表示的爭論,把對函數(shù)的認識又推進了一個新的層次。1823年柯西(Cauchy,法,1789-1857)從定義變量開始給出了函數(shù)的定義,同時指出,雖然無窮級數(shù)是規(guī)定函數(shù)的一種有效方法,但是對函數(shù)來說不一定要有解析表達式,不過他仍然認為函數(shù)關(guān)系可以用多個解析式來表示,這是一個很大的局限,突破這一局限的是杰出數(shù)學(xué)家狄利克雷。 1914年豪斯道夫(F.Hausdorff)在《集合論綱要》中用“序偶”來定義函數(shù)。其優(yōu)點是避開了意義不明確的“變量”、“對應(yīng)”概念,其不足之處是又引入了不明確的概念“序偶”。庫拉托夫斯基(Kuratowski)于1921年用集合概念來定義“序偶”,即序偶(a,b)為集合{{a},},這樣,就使豪斯道夫的定義很嚴謹了。1930年新的現(xiàn)代函數(shù)定義為,若對集合M的任意元素x,總有集合N確定的元素y與之對應(yīng),則稱在集合M上定義一個函數(shù),記為y=f(x)。元素x稱為自變元,元素y稱為因變元。 |
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