函数产生的历史背景和发展过程
grass的复数-
函数产生的历史背景和发展过程
历史表明,重
要数学概念对数学发展的作用是不可估量的,函数概念对数学发展的影响,
可以说是贯穿
古今、旷日持久、作用非凡,回顾函数概念的历史发展,看一看函数概念不断被
精炼、深
化、丰富的历史过程,是一件十分有益的事情,它不仅有助于我们提高对函数概念来
龙去
脉认识的清晰度,而且更能帮助我们领悟数学概念对数学发展,数学学习的巨大作用.
(一)
马克思曾经认为,函数概念来源于代数学中不定方程的研究
.由于罗马时代的丢番图对不定
方程已有相当研究,所以函数概念至少在那时已经萌芽.
自哥
白尼的天文学革命以后,运动就成了文艺复兴时期科学家共同感兴趣的问题,人们在思
索
:既然地球不是宇宙中心,它本身又有自转和公转,那么下降的物体为什么不发生偏斜而还
要垂直下落到地球上
?
行星运行的轨道是椭圆,原理是什么<
/p>
?
还有,研究在地球表面上抛射物体
的路
线、射程和所能达到的高度,以及炮弹速度对于高度和射程的影响等问题,既是科学家的
力图解决的问题,也是军事家要求解决的问题,函数概念就是从运动的研究中引申出的一个数
学概念,这是函数概念的力学来源.
(二)
早在函数概念尚未明确提出以前,
数学家已经接触并研究了不
少具体的函数,
比如对数函数、
三角函数、双曲函数等等.
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1673
年前后笛卡儿在他的解析几何中,已经注意到了一个变量对
于
另一个变量的依赖关系,但由于当时尚未意识到需要提炼一般的函数概念,因此直到<
/p>
17
世纪后
期牛顿、莱布尼兹建立微积分
的时候,数学家还没有明确函数的一般意义.
1673
年,莱布尼兹首次使用函数一词表示
“
幂
”
,后来他用该词表示曲线上点的横
坐标、纵
坐标、切线长等曲线上点的有关几何量.由此可以看出,函数一词最初的数学含
义是相当广泛
而较为模糊的,几乎与此同时,牛顿在微积分的讨论中,使用另一名词
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“
流量
”
来表示变
量间的
关系,直到
1689
年,瑞士数
学家约翰
·
贝努里才在莱布尼兹函数概念的基础上,对函数概念
进
行了明确定义,贝努里把变量
x
和常
量按任何方式构成的量叫
“x
的函数
”
,表示为
yx.
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当时,由于连接变数与常数的运算主要是算术运算、三角运算、指数运算和对
数运算,所以
后来欧拉就索性把用这些运算连接变数
x
和常数
c
而成的式子,取名为解析函数,还将它
分成
了
“
代数函数
”
与
“
超越函数
< br>”
.
18
世纪中叶,
由于研究弦振动问题,
< br>达朗贝尔与欧拉先后引出了
“
任意的函数
”
的说法.
在解
释
“
任意的函数
”
概念的时
候,达朗贝尔说是指
“
任意的解析式
”
,而欧拉则认为是
“
任意画出的一
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条曲线
”
.现在看来这都是函数的表达方式
,是函数概念的外延.
(三)
函数概念缺乏科学的定义,引起了理论与实践的尖锐矛盾.例如,偏微分方程在工程技
术中
有广泛应用,但由于没有函数的科学定义,就极大地限制了偏微分方程理论的建立.
1833
年至
1834
年,高斯开始把注意力转向物理学.他在和
W·
威伯尔
合作发明电报的过程中,做了许多
关于磁的实验工作,提出了
“
力与距离的平方成反比例
”
这个重要的
理论,使得函数作为数学的
一个独立分支而出现了,实际的需要促使人们对函数的定义进
一步研究.
< br>后来,人们又给出了这样的定义:如果一个量依赖着另一个量,当后一量变化时前一量也随
着变化,那么第一个量称为第二个量的函数.
“
这个定
义虽然还没有道出函数的本质,但却把变
化、运动注入到函数定义中去,是可喜的进步.
”
在
函数概念发展史上,
法国数学家富里埃的工作影响最大,
富里埃
深刻地揭示了函数的本质,
主张函数不必局限于解析表达式.
1
822
年,他在名著《热的解析理论》中说,
“
通常,函数表
示相接的一组值或纵坐标,它们中的每一个都是任意的
……
,我们不假定这些纵坐标服从一个