寻找数学中函数发展的历史
数学史表明,重要数学概念的产生和发展对数学的发展起着不可估量的作用,一些重要的数学概念对数学分支的产生起着基础性的作用。我们刚刚学习的函数是一个非常重要的概念。
笛卡尔引入变量后,变量、函数等概念日益渗透到科学技术的各个领域。观察宇宙,操作天体,探索热传导,揭示电磁秘密,都与函数的概念密切相关。正是在这些实践中,人们深化了函数的概念。
回顾函数概念的发展历史,对于刚接触函数的初中生来说,虽然不可能有很深的理解,但无疑有利于加深对课堂知识的理解,激发学习兴趣。
17世纪的德国数学家莱布尼茨首先提出了函数的概念。乌龟这个词代表力量,比如x,x2,x3,都叫函数。后来,他用函数来表示直角坐标系中曲线上一点的横坐标和纵坐标。
1718年,莱布尼茨的学生、瑞士数学家伯努利将函数定义为:“由一个变量和一个任意常数组合而成的量”,意思是任何由一个变量X和一个常数组成的公式都称为X的函数,伯努利强调函数要用一个公式来表示。
后来数学家觉得函数的概念不应该局限于公式,只要一些变量发生变化,其他的也可以相应变化。至于这两个变量之间的关系是否要用公式表示,并不是判断函数的标准。
1755年,瑞士数学家欧拉将函数定义为“如果某些变量:”以某种方式依赖于其他变量,即当后面的变量发生变化时,前面的变量也发生变化,所以我们称前面的变量为后面的变量的函数。“在欧拉的定义中,并没有强调函数要用公式来表示。因为函数不一定要用公式表示,欧拉曾经把在坐标系中画的曲线叫做函数。
当时有些数学家不习惯用公式表示函数,有些数学家甚至持怀疑态度。他们把能用公式表达的函数称为“真函数”,把不能用公式表达的函数称为“假函数”。
在1821中,法国数学家柯西给出了一个类似于现行中学课本的函数定义:“某些变量之间存在一定的关系。当一个变量的值给定,其他变量可以用它来确定时,初始变量称为自变量,其他变量称为函数。在柯西的定义中,自变量一词首次出现。
1834年,俄国数学家罗巴切夫斯基进一步提出了函数的定义:“X的函数是这样一个数,它对每一个X都有一个确定的值”并随X而变化,函数值可以由一个解析式给出,也可以由一个条件给出,这就提供了一种求所有对应值的方法。函数的依赖性是可以存在的,但还是未知。这个定义指出
1837德国数学家狄利克雷认为如何建立X和Y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,那么Y就是X的函数”这个定义抓住了概念的本质属性,变量Y叫做X的函数,所以只需要有一个定律使这个函数取值范围内的每一个值。有一个确定的Y值与之对应就够了,不管这个规则是公式还是图像还是表格还是其他形式。这个定义比以前的定义更具有一般性,为理论研究和实际应用提供了方便。所以这个定义一直沿用了很久。
自从德国数学家康托的集合论被大家接受后,现在在高中课本上用集合对应来定义函数的概念。中国数学书籍中使用的“函数”一词是一个翻译词。翻译《代数学》(1895)一书的是清代代数学家李·。翻译成函数号?中国古代常用“信”字和“含”字,都有“含”的意思。李给出的定义是“每一个公式都包含天,是天的函数。”中国古代用天、地、人、物四个字来代表四种不同的未知或变量。这个定义的含义是:“当一个公式包含一个变量X时,这个公式称为X的函数。”
我们可以预言,函数的争论、研究、发展和延伸不会结束,正是这些影响着数学及其相邻学科的发展。