漫話函數發展史

崔曉彬

回顧一下函數概念的發展史，對同學們加深理解課堂知識、激發學習興趣是有益的。

最早提出函數（function）概念的是17世紀德國數學家萊布尼茨。最初，他用function一詞表示冪，如x，x2，x3都叫函數。以后，他又用函數表示在直角坐標系中曲線上一點的橫坐標、縱坐標。

1718年，萊布尼茨的學生瑞士數學家貝努利把函數定義為：“由某個變量及任意的一個常數結合而成的數量。”意思是凡變量x和常量構成的式子都叫作x的函數。貝努利所強調的是函數要用公式來表示。

后來，數學家覺得不應該把函數概念局限在只能用公式來表達上，只要一些變量變化，另一些變量能隨之而變化就可以，至于這兩個變量的關系是否要用公式來表示，就不作為判別函數的標準了。

1755年，瑞士數學家歐拉把函數定義為：“如果某些變量以某一種方式依賴于另一些變量，即當后面這些變量變化時，前面這些變量也隨著變化，我們把前面的變量稱為后面變量的函數。”在歐拉的定義中，就不強調函數要用公式表示了。由于函數不一定要用公式來表示，歐拉曾把畫在坐標系的曲線也叫函數。他認為：“函數是隨意畫出的一條曲線。”

當時有些數學家對于不用公式來表示函數感到很不習慣，有的數學家甚至抱懷疑態度。他們把能用公式表示的函數叫“真函數”，把不能用公式表示的函數叫“假函數”。

1821年，法國數學家柯西給出了類似現在中學課本的函數定義：“在某些變數間存在著一定的關系，當一經給定其中某一變數的值，其他變數隨著而確定時，則將最初的變數叫自變量，其他各變數叫作函數。”在柯西的定義中，首次出現了自變量一詞。

1834年，俄國數學家羅巴契夫斯基進一步提出函數的定義，指出了對應關系（條件）的必要性，利用這個關系以求出每一個x的對應值。

1837年，德國數學家狄里克雷認為怎樣去建立x與y之間的對應關系是無關緊要的，所以他的定義是：“如果對于x的每一個值，y總有一個完全確定的值與之對應，則y是x的函數。”這個定義抓住了概念的本質屬性，把變量y稱為x的函數，只需有一個法則存在，使得x取值范圍中的每一個值，有一個確定的y值和它對應就行了，不管這個法則是公式或圖像或表格或其他形式。這個定義比前面的定義帶有普遍性，為理論研究和實際應用提供了方便。因此，這個定義曾比較長期地使用著。

自從德國數學家康托爾的集合論被大家接受后，用集合對應關系來定義函數概念就是現在課本里用的了。中文數學書上使用的“函數”一詞是轉譯詞，是我國清代數學家李善蘭在翻譯《代數學》（1895年）一書時，把“function”譯成“函數”。中國古代“函”字與“含”字通用，都有著“包含”的意思，李善蘭給出的定義是：“凡式中含天，為天之函數。”中國古代用天、地、人、物4個字來表示4個不同的未知數或變量。這個定義的含義是：凡是公式中含有變量x，則該式子叫作x的函數。所以“函數”是指公式里含有變量的意思。

在笛卡兒引入變量以后，變量和函數等概念日益滲透到科學技術的各個領域。縱覽宇宙、運算天體、探索熱的傳導、揭示電磁秘密等，這些都和函數概念息息相關。正是在這些實踐過程中，人們對函數的概念不斷深化。我們可以預計，關于函數的爭論、研究、發展、拓廣將不會完結，也正是這些影響著數學及其相鄰學科的發展。

編輯/佟馨