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實習報告函數的發展歷程參考
小組成員:xxx
日期:20xx年9月24日
指導老師:xxx
一、 導入
從初中開始,我們就已經在數學學習中接觸了函數。函數是中學階段數學學習的一個要點,同時對于實際生活也具有重要意義。為了更好地掌握函數知識,所謂“知己知彼,百戰不殆”,本小組對函數發展的歷史進行了實習。
二、正文部分
1.早期函數概念──幾何觀念下的函數
十七世紀伽俐略(G.Galileo,意,1564-1642)在《兩門新科學》一書中,幾乎從頭到尾包含著函數或稱為變量的關系這一概念,用文字和比例的語言表達函數的關系。1673年前后笛卡爾(Descartes,法,1596-1650)在他的解析幾何中,已經注意到了一個變量對于另一個變量的依賴關系,但由于當時尚未意識到需要提煉一般的函數概念,因此直到17世紀后期牛頓、萊布尼茲建立微積分的時候,數學家還沒有明確函數的一般意義,絕大部分函數是被當作曲線來研究的。
2.十八世紀函數概念──代數觀念下的函數
1718年約翰·貝努利(BernoulliJohann,瑞,1667-1748)才在萊布尼茲函數概念的基礎上,對函數概念進行了明確定義:由任一變量和常數的任一形式所構成的量,貝努利把變量x和常量按任何方式構成的量叫“x的函數”,表示為
形式,包括代數式子和超越式子。
18世紀中葉歐拉(L.Euler,瑞,1707-1783)就給出了非常形象的,一直沿用至今的函數符號。歐拉給出的定義是:一個變量的函數是由這個變量和一些數即常數以任何,其在函數概念中所說的任一方式組成的解析表達式。他把約翰·貝努利給出的函數定義稱為解析函數,并進一步把它區分為代數函數(只有自變量間的代數運算)和超越函數(三角函數、對數函數以及變量的無理數冪所表示的函數),還考慮了“隨意函數”(表示任意畫出曲線的函數),不難看出,歐拉給出的函數定義比約翰·貝努利的定義更普遍、更具有廣泛意義。
3.十九世紀函數概念──對應關系下的函數
1822年傅里葉(Fourier,法,1768-1830)發現某些函數可用曲線表示,也可用一個式子表示,或用多個式子表示,從而結束了函數概念是否以唯一一個式子表示的爭論,把對函
數的認識又推進了一個新的層次。1823年柯西(Cauchy,法,1789-1857)從定義變量開始給出了函數的定義,同時指出,雖然無窮級數是規定函數的一種有效方法,但是對函數來說不一定要有解析表達式,不過他仍然認為函數關系可以用多個解析式來表示,這是一個很大的局限,突破這一局限的是杰出數學家狄利克雷。
1837年狄利克雷(Dirichlet,德,1805-1859)認為怎樣去建立x與y之間的關系無關緊要,他拓廣了函數概念,指出:“對于在某區間上的每一個確定的x值,y都有一個或多個確定的值,那么y叫做x的函數!钡依死椎暮瘮刀x,出色地避免了以往函數定義中所有的關于依賴關系的描述,簡明精確,以完全清晰的方式為所有數學家無條件地接受。至此,我們已可以說,函數概念、函數的本質定義已經形成,這就是人們常說的經典函數定義。
等到康托爾(Cantor,德,1845-1918)創立的集合論在數學中占有重要地位之后,維布倫(Veblen,美,1880-1960)用“集合”和“對應”的概念給出了近代函數定義,通過集合概念,把函數的對應關系、定義域及值域進一步具體化了,且打破了“變量是數”的極限,變量可以是數,也可以是其它對象(點、線、面、體、向量、矩陣等)。
4. 現代函數概念──集合論下的函數
1914年豪斯道夫(F.Hausdorff)在《集合論綱要》中用“序偶”來定義函數。其優點是避開了意義不明確的“變量”、“對應”概念,其不足之處是又引入了不明確的概念“序偶”。庫拉托夫斯基(Kuratowski)于1921年用集合概念來定義“序偶”,即序偶(a,b)為集合{{a},},這樣,就使豪斯道夫的定義很嚴謹了。1930年新的現代函數定義為,若對集合M的任意元素x,總有集合N確定的元素y與之對應,則稱在集合M上定義一個函數,記為y=f(x)。元素x稱為自變元,元素y稱為因變元。
函數概念的定義經過三百多年的錘煉、變革,形成了函數的現代定義形式,但這并不意味著函數概念發展的歷史終結,20世紀40年代,物理學研究的需要發現了一種叫做Dirac-δ函數,它只在一點處不為零,而它在全直線上的積分卻等于1,這在原來的函數和積分的定義下是不可思議的,但由于廣義函數概念的引入,把函數、測度及以上所述的Dirac-δ函數等概念統一了起來。因此,隨著以數學為基礎的其他學科的發展,函數的概念還會繼續擴展。
三、 總結
通過本次實習,本小組成員不僅對函數的概念有了更深刻的理解,而且增長了見識,增強了實踐能力。函數概念的產生,并不是一時一刻的靈感,而是經過了一代有一代偉人們的不斷探索而成的。從某種意義上來說,它反映了人類對事物逐漸精確化的認識過程。總之,函數是人類智慧的結晶,我們應該學好函數知識。同時在學習中注意實踐,將函數與實踐結合,爭取做到活學活用。
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