函数产生的历史背景和发展过程

玛丽莲梦兔
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2021年02月16日 17:49
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2021年2月16日发(作者:乐以忘忧)


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.


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





,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



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.


< br>


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




代数函数




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


< p>


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


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



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

< p>
……


,我们不假定这些纵坐标服从一个

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