关于一元实函数定义的范例
在《初等微积分》电子版的第一章第二节(全书第6页),该书作者J.Keisler给出一元实函数的定义如下:
Definition(定义)
A real function of one variable is a set f of ordered pairs of real numbers such that for every real number a one of the two following things happens:
(I)There is exactly one real number b for which the ordered pair (a,b) is a member of f. In this case we say that f(a) is defined and we write f(a) = b.
The number b is called the value of f at a.
(ii)There is no real number b for which the ordered pair (a,b) is a member of f. In this case we say that f(a) is undefined.
这是一个符合现代数学(集合论)标准的函数定义,具有布尔巴基风格。在上述定义中,有两个“要点”需要我们注意;
(1)函数f是有序数偶的集合(切记!)不提什么“映射”(相对而言,映射是一个更为复杂和抽象的概念);
(2)对每一个实数a而言,会发生以下两种不同的情况,
第一种情况:存在唯一确定的实数b,使得有序数偶(a,b)是f的元素,此时,我们说:f(a)有定义,而且记为f(a) = b。此时,我们称数b是函数f在a的值(Value)。
第二种情况:不存在实数b,使得有序数偶(a,b)是f的元素,此时,我们说,f(a)没有定义。
该函数定义只涉及有序数偶(a,b)∈f或是(a,b)?f两种情况,清清楚楚,丝毫没有含混的地方。记号f(a)表示函数f在a的”值“,它正好等于实数b,由此可见,f与f(a)完全是两码事,怎么会混淆不清呢?即使为了叙述方便,也不能将函数f在a的值f(a)说成是函数f本身吧?函数f是有序数偶的集合,而不仅仅是其在某一点a的“值。”《高等数学》的作者们在全书的陈述中,将函数f本身与函数的值f(a)经常混淆不清,使得学生发生“阅读疲劳”,概念混乱,只好不断地“挠头”,拼命“理解”而不得要领,直到最后垂头丧气了事。这难道是《高等数学》国家级规划教材的应有风度吗?
对学生而言,建立正确的函数概念是至关重要的事情。关于函数概念,重要的事情是,要使学生清楚地知道(理解):a是函数的输入(input),而b是函数的输出(output),函数本身是一个“黑盒子”,内部究竟是什么运行机制是无所谓的,无管紧要。对函数输入任何一个元素a都是可以的(有这种可能性),但是,有的输入a之后立刻就有输出元素b出现,而有的输入a却没有输出b出现,这些情况都是很正常的,没有必要到处发表“声明”:函数f(x)在一个“去心领域内部有定义”,云云,烦人不烦人?