函数的传统定义:
设在某变化过程中有两个变量x、y,如果对于x在某一范围内的每一个确定的值,y都有唯一确定的值与它对应,那么就称y是x的函数,x叫做自变量。
我们将自变量x取值的集合叫做函数的定义域,和自变量x对应的y的值叫做函数值,函数值的集合叫做函数的值域。
函数的近代定义:
设A,B都是非空的数的集合,f:x→y是从A到B的一个对应法则,那么从A到B的映射f:A→B就叫做函数,记作y=f(x),其中x∈A,y∈B,原象集合A叫做函数f(x)的定义域,象集合C叫做函数f(x)的值域,显然有CB。
符号y=f(x)即是“y是x的函数”的数学表示,应理解为:
x是自变量,它是法则所施加的对象;f是对应法则,它可以是一个或几个解析式,可以是图象、表格,也可以是文字描述;y是自变量的函数,当x为允许的某一具体值时,相应的y值为与该自变量值对应的函数值,当f用解析式表示时,则解析式为函数解析式。y=f(x)仅仅是函数符号,不是表示“y等于f与x的乘积”,f(x)也不一定是解析式,在研究函数时,除用符号f(x)外,还常用g(x),F(x),G(x)等符号来表示。
对函数概念的理解
函数的两个定义本质是一致的,只是叙述概念的出发点不同,传统定义是从运动变化的观点出发,而近代定义是从集合、映射的观点出发。这样,就不难得知函数实质是从非空数集A到非空数集B的一个特殊的映射。
由函数的近代定义可知,函数概念含有三个要素:定义域A、值域C和对应法则f。其中核心是对应法则f,它是函数关系的本质特征。y=f(x)的意义是:y等于x在法则f下的对应值,而f是“对应”得以实现的方法和途径,是联系x与y的纽带,所以是函数的核心。至于用什么字母表示自变量、因变量和对应法则,这是无关紧要的。
微积分教程 (第一卷),菲赫金哥尔茨
数学分析 (第一卷),卓里奇
随便选一本都有详细的介绍,或者找本 “ 朴素集合论 ” 的书也可以。
任给两个集合 X, Y,
X 到 Y 的一个函数是指: X×Y 上的一个 2 元关系 (或者叫子集) F,使得
对任意的 x∈X,都有且只有一个 y ∈ Y 和 x 有关系 F
记为 x F y 或者 y = F(x)
[注 1] X×Y = {(x,y): x∈X, y∈Y}
[注 2] X×Y 中的任一子集 S 都叫 X 到 Y 的一个关系,如果 (a,b)∈S, 就说 a,b 有关系 S
记为 a S b 或者 b = S(a)
[注 3] 函数只是一种比较特殊的关系而已,满足上面定义中的那个条件。还有很多不是函数的关
系也是很有数学意义的,比如序关系(小学学的数的大小关系就是一种序关系),等价关系
(小学学的等于就是一种等价关系),就连加减乘除都可以用关系来定义 (习题,试着想想)
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例子. 设 X = Y = [0,1], F 定义为:x 和 x^2 有关系,也就是 [0,1]×[0,1] 的子集 {(x,x^2): x∈[0,1]}
显然,对每一个 x ∈[0,1] = X,
x 的平方还在 Y=[0,1] 中,且当 x 确定时, x^2 就确定了
所以,
对 X 中的每个元 x, 都有且仅有 Y 中的元 x^2, 使得 x 和 x^2 有关系 F
于是这样定义的二元关系就是从 X 到 Y 的一个函数,记为 y = x^2
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既然你要通俗定义,我就直接用程序来解释什么是函数
比如你用 C 写了一个程序,在你运行的时候,有时电脑会提示你输入参数,然后你输入的其实就是 X 中的元,完了敲回车,程序运行完了一般会给一个 “唯一” 的结果,那个就是 Y 里面通过关系 “程序” 和 X 中输入的那个参数相连系的元。也就是说,一个正常的程序就是一个函数,给一个值,出且只出一个值。