函数作为高中重要且抽象的内容,其重要性和复杂性更是不言而喻的。今天小编就给大家聊聊函数概念的发展史,函数概念总共经历了四个发展阶段,分别是函数概念的萌芽时期(自然函数、代数函数时期)、函数概念的初步形成(解析函数时期)、函数概念的确立(变量函数)、函数概念的再次发展。

数学函数入门基础知识:函数概念发展简史(1)


函数概念的萌芽时期(自然函数、代数函数时期)

在这一时期,有三位伟大的物理和数学家做出了重大的贡献。

首先是古希腊科学家亚里士多德,他认为,数学研究的是抽象的概念,而抽象的概念来自事物静止不动的属性。例如,数学中的数、线、形等数学对象都不包括运动,运动变化是物理学研究的对象等等。受其影响,直至14世纪,数学家们才逐渐开始研究物体的运动问题。

随着社会的发展,科学家们意识到实践的重要性,因此从16世纪开始,自然科学开始转向对运动的研究,这一时期代表人物就是伽利略,在他的著作里多处使用比例的语言表达了量与量之间的依赖关系。例如,从静止状态自由下落的物体所经过的距离与所用时间的平方成正比,这正是函数概念所表达的思想意义。

同一时间,法国数学家笛卡尔在研究曲线问题时,发现了量的变化与量与量之间的依赖关系,并引入了变量的思想,但是这里需要提示大家的是,把“函数”(function)一词最早用作数学术语的是莱布尼兹哦。


二、函数概念的初步形成(解析函数时期)

解析函数时期的发展要依托与微积分的发展与促进。

首先是瑞士著名数学家约翰·贝努利,他提出:积分工作的目的是在给定变量的微分中,找出变量本身之间的关系。而后,他又从解析的角度把函数定义为:“变量的函数就是由某个变量及任意一个常数结合而成的量。”

18世纪,约翰·贝努利的学生欧拉,进一步推广了老师对于函数的定义,并且在1734年欧拉就已经用符号来表示函数,并且至今仍在使用。


三、函数概念的确立(变量函数)

第三阶段,代表人物是法国数学家柯西,他给出了类似初中课本中对于函数的定义:“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,其它变数的值也可以随着确定时,则将最初的变数叫做自变量,其它各变数叫做函数”。

在该定义中,柯西第一次引入了“自变量”一词。德国数学家罗巴切夫斯基进一步提出函数定义:“x的函数是这样一个数,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。”

而后,狄利克雷给出了意义更为广泛的函数概念:“如果对于的每一个x值,总有一个完全确定的y值与之对应,则是的函数。”这个定义成功的引进了“单值对应”这个概念,巧妙地避免了过去函数定义中的不确定的“依赖关系”的描述,以清晰完美的方式表达了变量间的依赖关系,被19世纪的数学家普遍接受,成为传统函数定义的原型。


四、函数概念的再次发展

这是函数目前为止发展的最后一个阶段,这主要是因为在这一时期,集合论的思想和方法得到了很好的发展。在这一时期,德国数学家康托尔开创了集合论发挥着重要的作用。

20世纪,美国数学家使用集合与对应的语言这样定义函数:“在变量的集合与另一个变量的集合之间,如果存在着对于x的每一个值,有确定的值y与之对应这样的关系,那么,变量y就叫做变量x的函数”。这个函数概念就是我们熟知的了。

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