Логико-историческая реконструкция понятия функции

На данном этапе можно говорить о том, что происходит переход от рассмотрения рядов чисел, полученных при измерении величин (переменных, постоянных), к составлению формул, которые описывают закон изменения одной из них в зависимости от изменения другой.

Зависимости между бесконечно малыми переменными величинами

Бесконечно малые величины характерны тем, что при рассмотрении отношения между ними может быть получено выражение вида 0/0, которое не имеет смысла. Вследствие этого появилась идея рассматривать не само отношение, а число, к которому стремится данное отношение, т.е. предел отношения.

В качестве примера, где рассматривались отношения бесконечно малых величин, можно привести задачу Галилея о равноускоренном движении. Предположим, что некоторое тело движется по такому закону, что его скорость в разные моменты времени изменяется одинаково. Пусть движение начинается с положения покоя, требуется найти закон, описывающий путь, который пройдет тело за данный промежуток времени. При решении этой задачи получаем, что отношение изменения величины пути ΔS к изменению величины времени Δt не является постоянной величиной, т.е. . Значит, если бы мы вычисляли мгновенную скорость так же, как вычисляем среднюю, т.е. деля пройденное расстояние на требующееся для его прохождения время, то получили бы выражение 0/0. Вычисляя же средние скорости близкие к мгновенной, нам остается лишь посмотреть, к какой величине они стремятся.

Именно здесь встает один из ключевых вопросов в развитии понятия функция: как суметь перейти от отношения определенных величин к отношению бесконечно малых величин, которые, тем не менее, являются вполне определенными? Как вообще описать зависимость одной величины от другой? Вот здесь и появляются идеи о производной как отношения двух бесконечно малых приращений (изменений), и восстановлении зависимости по ее производной.

Позднее, в "Методе флюксий" Ньютон четко сформулировал обе задачи зависимости бесконечно малых в рамках метода исчисления: первую - по данному соотношению между флюентами (переменными) определить соотношение между флюксиями (производными - "скорости, с которыми каждая флюента увеличивается в силу порожденного движения"); вторую - по данному уравнению, содержащему флюксии, найти соотношение между флюентами.

Таким образом нам удалось проследить этапы становления понятия функции как зависимости между величинами. Теперь проследим какие результаты были получены в процессе решения задачи об аналитическом описании геометрической интерпретации зависимости.

Понятие функции как однозначной зависимости между величинами

Благодаря геометрической интерпретации зависимости между переменными в представление о функции вошел такой момент как однозначность.

Одними из первых, кто активно начали использовать систему координат для иллюстрации каких-либо процессов, были Ферма и Декарт. В своих работах Ферма дал геометрическое представление уравнения с двумя переменными с помощью системы координат. Он показал, что кривая, которая задается квадратным уравнением, есть коническое сечение – эллипс, парабола, гипербола. Существенным недостатком его теории было то, что он продолжал придерживаться античного правила однородности. "Введение" Ферма долгое время, остававшееся в рукописи, не нашло такого широкого распространения, какое получила "Геометрия" Декарта. Декарт преодолел недостаток геометрии Ферма. Он показал, что если зафиксирован единичный отрезок, то все величины, в независимости от их размерности могут быть представлены одинаковым образом, также он зафиксировал положение и угол наклона оси ординат. Теперь умножение и другие арифметические действия давали величину, однородную с исходными. Поэтому, например, каждому отрезку х и многочлену Р(х) с рациональными коэффициентами можно поставить в соответствие другой отрезок у=Р(х). Можно предположить, что Декарт и Ферма уже использовали символику, предложенную Виетом, поскольку М. Клайн говорит о том, что математическое определение производной (в виде формулы, записанной буквами, фиксирующей отношение между приращениями функций) принадлежит Ферма. Этим двум ученым удалось установить соответствие между алгебраическим видом формулы вида у=Р(х) и ее геометрической формой, тем самым они положили начало совершенно новому пониманию кривой, как линии зафиксированной определенной системой координат на плоскости, которую алгебраически можно задать уравнением.

Другая информация:

Классификация детских игр
Детские игры - явление неоднородное. Даже глаз непрофессионала заметит, насколько разнообразны игры по своему содержанию, степени самостоятельности детей, формам организации, игровому материалу. В силу многообразия детских игр оказывается сложным определить исходные основания для их классификации. ...

Общение как механизм взаимодействия людей
Без общения не может существовать ни отдельный человек, ни человеческое общество как целое. Общение для человека - это его среда обитания. Без общения невозможно формирование личности человека, его воспитание, интеллектуальное развитие, приспособление к жизни. Общение необходимо людям как в процесс ...

Учреждения общего образования
Тип “общеобразовательное учреждение” подразделяется на виды: начальная общеобразовательная школа; основная общеобразовательная школа; средняя (полная) общеобразовательная школа, в том числе с углубленным изучением отдельных предметов; лицей; гимназия; вечерняя (сменная) общеобразовательная школа; ц ...