函數(shù)概念的發(fā)展史

數(shù)學(xué)的發(fā)展史表明，重要的數(shù)學(xué)概念的產(chǎn)生和發(fā)展，對(duì)數(shù)學(xué)的發(fā)展起著不可估量的作用，有些重要的數(shù)學(xué)概念，對(duì)數(shù)學(xué)分支的產(chǎn)生更起著奠基性的作用。函數(shù)就是這樣的重要概念。

最早提出函數(shù)(function)概念的，是德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨(1646-1716)，最初萊布尼茨用“函數(shù)”一詞表示冪，如x²，x³，x⁴等都叫函數(shù)，以后，他又用函數(shù)表示直角坐標(biāo)系中曲線上一點(diǎn)的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)。

1718年，萊布尼茨的學(xué)生、瑞士數(shù)學(xué)家貝努利把函數(shù)定義為：由某個(gè)變量及任意的一個(gè)常數(shù)結(jié)合而成的數(shù)量，這個(gè)定義的意思是凡變量x和常量構(gòu)成的式子都叫做x的函數(shù)，貝努利其實(shí)強(qiáng)調(diào)的是函數(shù)要用公式來(lái)表示。

后來(lái)，一些數(shù)學(xué)家覺(jué)得不應(yīng)該把函數(shù)概念局限在“能用公式來(lái)表示”上，只要一些變量變化，另一些變量能隨之而變化就可以了，至于這些變量的關(guān)系是否能用公式來(lái)表示，不應(yīng)作為判別函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。

1755年，瑞士數(shù)學(xué)家歐拉把函數(shù)定義為：如果某些變量，以某一種方式依賴于另一些變量，即當(dāng)后面這些變量變化時(shí)，前面這些變量也隨著變化，就把前面的變量稱為后面變量的函數(shù)，在歐拉的定義中，就不再?gòu)?qiáng)調(diào)函數(shù)要用公式表示了，由于函數(shù)不一定要用公式來(lái)表示，歐拉就把畫(huà)在坐標(biāo)系中的曲線也叫做函數(shù)，他認(rèn)為：“函數(shù)就是隨意畫(huà)出的一條曲線。”

當(dāng)時(shí)有些數(shù)學(xué)家對(duì)于不用公式來(lái)表示函數(shù)感到很不習(xí)慣，甚至抱懷疑態(tài)度，他們把能用公式表示的函數(shù)叫“真函數(shù)”，把不能用公式表示的函數(shù)叫“假函數(shù)”。1821年，法國(guó)數(shù)學(xué)家柯西給出了類似現(xiàn)在中學(xué)課本中函數(shù)定義的函數(shù)定義!在某些變數(shù)間存在著一定的關(guān)系。當(dāng)給定其中某一變數(shù)的值，其他變數(shù)的值隨之而確定時(shí)，則將最初的變數(shù)叫做自變量，其他各變數(shù)叫做函數(shù)，在柯西的定義中，首先出現(xiàn)了自變量一詞。

1822年，法國(guó)數(shù)學(xué)家傅里葉發(fā)現(xiàn)，某些函數(shù)可用曲線表示，也可用一個(gè)式子表示，或用多個(gè)式子表示，從而結(jié)束了函數(shù)是否以唯一一個(gè)式子表示的爭(zhēng)論，把對(duì)函數(shù)的認(rèn)識(shí)又推進(jìn)了一個(gè)新的層次。

1834年，俄國(guó)數(shù)學(xué)家羅巴切夫斯基進(jìn)一步提出函數(shù)的定義：x的函數(shù)是這樣的一個(gè)數(shù)，它對(duì)于每一個(gè)x都有確定的值，并且它隨著x一起變化；函數(shù)值可以由解析式給出，也可以由一個(gè)條件給出，這個(gè)條件提供了一種尋求全部對(duì)應(yīng)值的方法。這個(gè)定義指出了對(duì)應(yīng)關(guān)系(即所說(shuō)的“條件”)的必要性，利用這個(gè)關(guān)系，可以求出每一個(gè)，的對(duì)應(yīng)值。

1837年，德國(guó)數(shù)學(xué)家狄利克雷認(rèn)為，怎樣去建立x與y之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是無(wú)關(guān)緊要的，所以他的定義是：如果對(duì)于x的每一個(gè)值，y總有一個(gè)完全確定的值與之對(duì)應(yīng)，則y是x的函數(shù)，這個(gè)定義抓住了函數(shù)概念的本質(zhì)，比前面的定義更有普遍性，為理論研究和實(shí)際應(yīng)用提供了方便。因此，這個(gè)定義之后曾被長(zhǎng)期使用，依據(jù)這個(gè)定義，狄利克雷舉了一個(gè)例子：對(duì)0≤x≤1，當(dāng)x為有理數(shù)時(shí)，對(duì)應(yīng)y=1；當(dāng)x為無(wú)理數(shù)時(shí)，對(duì)應(yīng)y=0，這就是一個(gè)函數(shù)(也就是著名的狄利克雷函數(shù))，它的圖象很難畫(huà)出來(lái)。

中文數(shù)學(xué)書(shū)上使用的“函數(shù)”一詞是轉(zhuǎn)譯詞，我國(guó)清代數(shù)學(xué)家李善蘭在翻譯《代數(shù)學(xué)》一書(shū)時(shí)，把“funetion”譯成了“函數(shù)”。

中國(guó)古代“函”字與“含”字通用，都有“包含”的意思，李善蘭給出的定義是：“凡式中含天，為天之函數(shù)，”中國(guó)古代用天、地、人、物4個(gè)字來(lái)表示4個(gè)不同的未知數(shù)或變量，所以“函數(shù)”是指公式里含有變量的意思。