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函數

（數學術語）

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函數（function），數學術語。其定義通常分為傳統定義和近代定義，函數的兩個定義本質是相同的，只是敍述概念的出發點不同，傳統定義是從運動變化的觀點出發，而近代定義是從集合、映射的觀點出發。函數的近代定義是給定一個數集A，假設其中的元素為x，對A中的元素x施加對應法則f，記作f（x），得到另一數集B，假設B中的元素為y，則y與x之間的等量關係可以用y=f（x）表示，函數概念含有三個要素：定義域A、值域B和對應法則f。其中核心是對應法則f，它是函數關係的本質特徵。 [1] 
函數，最早由中國清朝數學家李善蘭翻譯，出於其著作《代數學》。之所以這麼翻譯，他給出的原因是“凡此變數中函彼變數者，則此為彼之函數”，也即函數指一個量隨着另一個量的變化而變化，或者説一個量中包含另一個量。
中文名
函數
外文名
function
所屬學科
數學
計算機科學
表達式
y=f(x)
提出者
戈特弗裏德·威廉·萊布尼茨
提出時間
17世紀
表示法
列表法、圖像法、解析法
三要素
自變量、因變量、對應法則
類    型
數學術語

目錄

  1. 1 詳細介紹
  2. ▪ 表示
  3. ▪ 概念
  4. ▪ 映射定義
  5. ▪ 幾何含義
  6. ▪ 集合論
  7. ▪ 元素
  8. ▪ 分類
  9. ▪ 象和原象
  10. ▪ 圖象
  11. 2 發展歷史
  12. ▪ 函數的由來
  13. ▪ 早期概念
  14. ▪ 十八世紀
  15. ▪ 十九世紀
  16. ▪ 現代概念
  17. 3 函數定義
  1. ▪ 傳統定義
  2. ▪ 近代定義
  3. ▪ 編程
  4. 4 表示方法
  5. ▪ 解析式法
  6. ▪ 列表法
  7. ▪ 圖像法
  8. ▪ 語言敍述法
  9. 5 函數的特性
  10. ▪ 有界性
  11. ▪ 單調性
  12. ▪ 奇偶性
  13. ▪ 週期性
  14. ▪ 連續性
  15. ▪ 凹凸性
  16. ▪ 複合函數
  17. ▪ 反函數
  1. ▪ 分段函數
  2. 6 多項式函數
  3. ▪ 常函數
  4. ▪ 一次函數
  5. ▪ 二次函數
  6. ▪ 三次函數
  7. ▪ 四次函數
  8. ▪ 五次函數
  9. 7 基本初等函數
  10. ▪ 冪函數
  11. ▪ 指數函數
  12. ▪ 對數函數
  13. ▪ 三角函數
  14. ▪ 反三角函數
  15. ▪ 常數函數
  16. 8 複變函數
  17. ▪ 定義
  1. ▪ 複變函數的發展簡況
  2. ▪ 複變函數的內容
  3. 9 常用函數
  4. ▪ 實函數
  5. ▪ 雙曲函數
  6. ▪ 隱函數
  7. ▪ 多元函數
  8. ▪ 其他
  9. 10 物理學
  10. ▪ 計算機
  11. ▪ 生物醫藥
  12. ▪ 經濟學
  13. ▪ 哲學
  14. ▪ 統計學

函數詳細介紹

函數表示

首先要理解，函數是發生在集合之間的一種對應關係。然後，要理解發生在A、B之間的函數關係有且不止一個。最後，要重點理解函數的三要素。
函數的對應法則通常用解析式表示，但大量的函數關係是無法用解析式表示的，可以用圖像、表格及其他形式表示 [2]  。

函數概念

在一個變化過程中，發生變化的量叫變量（數學中，變量為x，而y則隨x值的變化而變化），有些數值是不隨變量而改變的，稱它們為常量。
自變量（函數）：一個與它量有關聯的變量，這一量中的任何一值都能在它量中找到對應的固定值。
因變量（函數）：隨着自變量的變化而變化，且自變量取唯一值時，因變量（函數）有且只有唯一值與其相對應。
函數值：在y是x的函數中，x確定一個值，y就隨之確定一個值，當x取a時，y就隨之確定為b，b就叫做a的函數值 [2]  。

函數映射定義

設A和B是兩個非空集合，如果按照某種對應關係
，對於集合A中的任何一個元素a，在集合B中都存在唯一的一個元素b與之對應，那麼，這樣的對應（包括集合A，B，以及集合A到集合B的對應關係f）叫做集合A到集合B的映射（Mapping），記作
。其中，b稱為a在映射f下的象，記作：
；a稱為b關於映射f的原象。集合A中所有元素的象的集合記作f（A）。
則有：定義在非空數集之間的映射稱為函數。（函數的自變量是一種特殊的原象，因變量是特殊的象） [2] 

函數幾何含義

函數與不等式和方程存在聯繫（初等函數）。令函數值等於零，從幾何角度看，對應的自變量的值就是圖像與X軸的交點的橫座標；從代數角度看，對應的自變量是方程的解。另外，把函數的表達式（無表達式的函數除外）中的“=”換成“<”或“>”，再把“Y”換成其它代數式，函數就變成了不等式，可以求自變量的範圍 [2]  。

函數集合論

如果X到Y的二元關係
，對於每個
，都有唯一的
，使得
，則稱f為X到Y的函數，記做：
。
當
時，稱f為n元函數 [2]  。

函數元素

輸入值的集合X被稱為f的定義域；可能的輸出值的集合Y被稱為f的值域。函數的值域是指定義域中全部元素通過映射f得到的實際輸出值的集合。注意，把對應域稱作值域是不正確的，函數的值域是函數的對應域的子集。
計算機科學中，參數和返回值的數據類型分別確定了子程序的定義域和對應域。因此定義域和對應域是函數一開始就確定的強制進行約束。另一方面，值域是和實際的實現有關 [2]  。

函數分類

單射 滿射 雙射 單射 滿射 雙射
單射函數，將不同的變量映射到不同的值。即：對於所有
和
，當
時有
。
滿射函數，其值域即為其對應域。即：對映射f的對應域中之任意y，都存在至少一個x滿足 y=f（x）。
雙射函數，既是單射的又是滿射的。也叫一一對應。雙射函數經常被用於表明集合X和Y是等勢的，即有一樣的基數。如果在兩個集合之間可以建立一個一一對應，則説這兩個集合等勢 [2]  。

函數象和原象

元素在的象就是f（x），他們所取的值為0 [2]  。

函數圖象

函數f的圖象是平面上點對
的集合，其中x取定義域上所有成員的。函數圖象可以幫助理解證明一些定理。
如果X和Y都是連續的線，則函數的圖象有很直觀表示注意兩個集合X和Y的二元關係有兩個定義：一是三元組（X,Y,G），其中G是關係的圖；二是索性以關係的圖定義。用第二個定義則函數f 等於其圖象 [2]  。

函數發展歷史

函數函數的由來

中文數學書上使用的“函數”一詞是轉譯詞。是中國清代數學家李善蘭在翻譯《代數學》（1859年）一書時，把“function”譯成“函數”的。
中國古代“函”字與“含”字通用，都有着“包含”的意思。李善蘭給出的定義是：“凡式中含天，為天之函數。”中國古代用天、地、人、物4個字來表示4個不同的未知數或變量。這個定義的含義是：“凡是公式中含有變量x，則該式子叫做x的函數。”所以“函數”是指公式裏含有變量的意思。方程的確切定義是指含有未知數的等式。但是方程一詞在中國早期的數學專著《九章算術》中，意思指的是包含多個未知量的聯立一次方程，即所説的線性方程組 [2]  。

函數早期概念

十七世紀伽利略·伽利雷在《兩門新科學》一書中，幾乎全部包含函數或稱為變量關係的這一概念，用文字和比例的語言表達函數的關係。1637年前後笛卡爾在他的解析幾何中，已注意到一個變量對另一個變量的依賴關係，但因當時尚未意識到要提煉函數概念，因此直到17世紀後期牛頓、萊布尼茲建立微積分時還沒有人明確函數的一般意義，大部分函數是被當作曲線來研究的。
1673年，萊布尼茲首次使用“function”（函數）表示“冪”，後來他用該詞表示曲線上點的橫座標、縱座標、切線長等曲線上點的有關幾何量。與此同時，牛頓在微積分的討論中，使用 “流量”來表示變量間的關係 [2]  。

函數十八世紀

1718年，約翰·伯努利在萊布尼茲函數概念的基礎上對函數概念進行了定義：“由任一變量和常數的任一形式所構成的量。”他的意思是凡變量x和常量構成的式子都叫做x的函數，並強調函數要用公式來表示。
1748年，歐拉在其《無窮分析引論》一書中把函數定義為：“一個變量的函數是由該變量的一些數或常量與任何一種方式構成的解析表達式。”他把約翰·貝努利給出的函數定義稱為解析函數，並進一步把它區分為代數函數和超越函數，還考慮了“隨意函數”。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。
1755年，歐拉給出了另一個定義：“如果某些變量，以某一種方式依賴於另一些變量，即當後面這些變量變化時，前面這些變量也隨着變化，前面的變量稱為後面變量的函數。” [2] 

函數十九世紀

1821年，柯西從定義變量起給出了定義：“在某些變數間存在着一定的關係，當一經給定其中某一變數的值，其他變數的值可隨着而確定時，則將最初的變數叫自變量，其他各變數叫做函數。”在柯西的定義中，首先出現了自變量一詞，同時指出對函數來説不一定要有解析表達式。不過他仍然認為函數關係可以用多個解析式來表示，這是一個很大的侷限。
1822年傅里葉發現某些函數可以用曲線表示，也可以用一個式子表示，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層次。
1837年狄利克雷突破了這一侷限，認為怎樣去建立
與
之間的關係無關緊要，他拓廣了函數概念，指出：“對於在某區間上的每一個確定的x值，y都有一個確定的值，那麼y叫做x的函數。”這個定義避免了函數定義中對依賴關係的描述，以清晰的方式被所有數學家接受。這就是人們常説的經典函數定義。
等到康託創立的集合論在數學中佔有重要地位之後，奧斯瓦爾德維布倫用“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係、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 [2]  。

函數現代概念

1914年豪斯道夫（F．Hausdorff）在《集合論綱要》中用不明確的概念“序偶”來定義函數，其避開了意義不明確的“變量”、“對應”概念。庫拉托夫斯基（Kuratowski）於1921年用集合概念來定義“序偶”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f。元素x稱為自變量，元素y稱為因變量” [2]  。

函數函數定義

函數傳統定義

一般的，在一個變化過程中，假設有兩個變量x、y，如果對於任意一個x都有唯一確定的一個y和它對應，那麼就稱x是自變量，y是x的函數。x的取值範圍叫做這個函數的定義域，相應y的取值範圍叫做函數的值域 [2]  。

函數近代定義

設A，B是非空的數集，如果按照某種確定的對應關係f，使對於集合A中的任意一個數x，在集合B中都有唯一確定的數
和它對應，那麼就稱映射
為從集合A到集合B的一個函數，記作
或
。
其中x叫作自變量，
叫做x的函數，集合
叫做函數的定義域，與x對應的y叫做函數值，函數值的集合
叫做函數的值域，
叫做對應法則。其中，定義域、值域和對應法則被稱為函數三要素
定義域，值域，對應法則稱為函數的三要素。一般書寫為
。若省略定義域，一般是指使函數有意義的集合 [2]  。

函數編程

函數過程中的這些語句用於完成某些有意義的工作——通常是處理文本，控制輸入或計算數值。通過在程序代碼中引入函數名稱和所需的參數，可在該程序中執行（或稱調用）該函數。
類似過程，不過函數一般都有一個返回值。它們都可在自己結構裏面調用自己，稱為遞歸。
大多數編程語言構建函數的方法裏都含有函數關鍵字（或稱保留字） [2]  。

函數表示方法

函數解析式法

用含有數學關係的等式來表示兩個變量之間的函數關係的方法叫做解析式法。這種方法的優點是能簡明、準確、清楚地表示出函數與自變量之間的數量關係；缺點是求對應值時往往要經過較複雜的運算，而且在實際問題中有的函數關係不一定能用表達式表示出來 [2]  。

函數列表法

用列表的方法來表示兩個變量之間函數關係的方法叫做列表法。這種方法的優點是通過表格中已知自變量的值，可以直接讀出與之對應的函數值；缺點是隻能列出部分對應值，難以反映函數的全貌。如下所示 [2]  ：
x
1
2
3
4
y=2x
2
4
6
8

函數圖像法

把一個函數的自變量x與對應的因變量y的值分別作為點的橫座標和縱座標，在直角座標系內描出它的對應點，所有這些點組成的圖形叫做該函數的圖象。這種表示函數關係的方法叫做圖象法。這種方法的優點是通過函數圖象可以直觀、形象地把函數關係表示出來；缺點是從圖象觀察得到的數量關係是近似的 [2]  。

函數語言敍述法

使用語言文字來描述函數的關係 [2]  。

函數函數的特性

函數有界性

設函數f（x）在區間X上有定義，如果存在M>0，對於一切屬於區間X上的x，恆有|f（x）|≤M，則稱f（x）在區間X上有界，否則稱f（x）在區間上無界 [3]  。

函數單調性

設函數f（x）的定義域為D，區間I包含於D。如果對於區間上任意兩點x1及x2，當x1<x2時，恆有f（x1）<f（x2），則稱函數f（x）在區間I上是單調遞增的；如果對於區間I上任意兩點x1及x2，當x1<x2時，恆有f（x1）>f（x2），則稱函數f（x）在區間I上是單調遞減的。單調遞增和單調遞減的函數統稱為單調函數 [2]  。

函數奇偶性

設
為一個實變量實值函數，若有f（-x）= - f（x），則f（x）為奇函數。
幾何上，一個奇函數關於原點對稱，亦即其圖像在繞原點做180度旋轉後不會改變。
奇函數的例子有x、sin（x）、sinh（x）和erf（x）。
設f（x）為一實變量實值函數，若有
，則f（x）為偶函數。
幾何上，一個偶函數關於y軸對稱，亦即其圖在對y軸映射後不會改變。
偶函數的例子有|x|、x2、cos（x）和cosh（x）。
偶函數不可能是個雙射映射 [2]  。

函數週期性

設函數f（x）的定義域為D。如果存在一個正數T，使得對於任一
有
，且f（x+T）=f（x）恆成立，則稱f（x）為週期函數，T稱為f（x）的週期，通常説週期函數的週期是指最小正週期。週期函數
函數 函數
的定義域 D 為至少一邊的無界區間，若D為有界的，則該函數不具週期性。並非每個週期函數都有最小正週期，例如狄利克雷函數。
週期函數有以下性質：
（1）若T（T≠0）是f（x）的週期，則-T也是f（x）的週期；
（2）若T（T≠0）是f（x）的週期，則nT（n為任意非零整數）也是f（x）的週期；
（3）若T1與T2都是f（x）的週期，則
也是f（x）的週期；
（4）若f（x）有最小正週期T*，那麼f（x）的任何正週期T一定是T*的正整數倍；
（5）T*是f（x）的最小正週期，且T1、T2分別是f（x）的兩個週期，則T1/T2∈Q（Q是有理數集）；
（6）若T1、T2是f（x）的兩個週期，且T1/T2是無理數，則f（x）不存在最小正週期；
（7）週期函數f（x）的定義域M必定是雙方無界的集合。 [2] 

函數連續性

在數學中，連續是函數的一種屬性。直觀上來説，連續的函數就是當輸入值的變化足夠小的時候，輸出的變化也會隨之足夠小的函數。如果輸入值的某種微小的變化會產生輸出值的一個突然的跳躍甚至無法定義，則這個函數被稱為是不連續的函數（或者説具有不連續性）。
設f是一個從實數集的子集射到 的函數：f在中的某個點c處是連續的當且僅當以下的兩個條件滿足：
f在點c上有定義。c是其中的一個聚點，並且無論自變量x在中以什麼方式接近c，f（x） 的極限都存在且等於f（c）。稱函數到處連續或處處連續，或者簡單的連續，如果它在其定義域中的任意點處都連續。更一般地，一個函數在它定義域的子集上是連續的當它在這個子集的每一點處都連續。
不用極限的概念，也可以用下面所謂的方法來定義實值函數的連續性。
仍然考慮函數。假設c是f的定義域中的元素。函數f被稱為是在c點連續當且僅當以下條件成立：
對於任意的正實數，存在一個正實數δ> 0 使得對於任意定義域中的δ，只要x滿足c - δ< x < c + δ，就有成立 [2]  。

函數凹凸性

設函數
在
上連續。如果對於
上的兩點
，恆有
，
那麼稱第一個不等式中的
是區間
上的凸函數；稱第二個不等式中的
為嚴格凸函數。
同理如果恆有
，
那麼稱第一個不等式中的
是區間
上的凹函數；稱第二個不等式中的
為嚴格凹函數 [2]  。

函數複合函數

設函數
的定義域為
,函數
在D上有定義（D是構成複合函數的定義域，它可以是
定義域的一個非空子集），且
，則函數
稱為由函數
和函數
構成的複合函數，它的定義域為D，變量
稱為中間變量。
並不是任何兩個函數都可以複合成一個複合函數，若D為空集，則
和函數
不能複合 [3]  。

函數反函數

一般地，設函數
，值域是W，對於每一個屬於W的y，有唯一的x屬於D，使得f（x）=y,這時變量x也是變量y的函數，稱為y=f（x）的反函數，記作
。而習慣上y=f（x）的反函數記為
。
習慣上只有一一對應的函數才有反函數。而若函數是定義在其定義域D上的單調增加或單調減少函數，則其反函數在其定義域W上單調增加或減少。原函數與反函數之間關於y=x對稱 [3]  。

函數分段函數

在自變量的不同變化範圍內，對應法則用不同解析式子來表示的一個函數，稱為分段函數 [3]  。分段函數的定義域是各段定義域的並集 [2]  。

函數多項式函數

函數常函數

x取定義域內任意數時，都有 y=C （C是常數），則函數y=C稱為常函數，
其圖象是平行於x軸的直線或直線的一部分 [2]  。

函數一次函數

在某一個變化過程中，設有兩個變量x和y，如果可以寫成
（k為一次項係數，b為常數），那麼y是x的一次函數，其中x是自變量，y是因變量。特別的，當b=0時（
），稱y是x的正比例函數。
基本性質：
1、在正比例函數時，x與y的商一定（x≠0）。在反比例函數時，x與y的積一定。
在y=kx+b（k，b為常數，k≠0）中，當x增大m時，函數值y則增大km，反之，當x減少m時，函數值y則減少km。
2、當x=0時，b為一次函數圖像與y軸交點的縱座標，該點的座標為（0，b）；當y=0時，一次函數圖像與x軸相交於（﹣b/k）
3、當b=0時，一次函數變為正比例函數。當然正比例函數為特殊的一次函數。
4、在兩個一次函數表達式中：
當兩個一次函數表達式中的k相同，b也相同時，則這兩個一次函數的圖像重合；
當兩個一次函數表達式中的k相同，b不相同時，則這兩個一次函數的圖像平行；
當兩個一次函數表達式中的k不相同，b不相同時，則這兩個一次函數的圖像相交；
當兩個一次函數表達式中的k不相同，b相同時，則這兩個一次函數圖像交於y軸上的同一點（0，b）；
當兩個一次函數表達式中的k互為負倒數時，則這兩個一次函數圖像互相垂直。
5、兩個一次函數（y1=k1x+b1,y2=k2x+b2）相乘時（k≠0），得到的的新函數為二次函數，
該函數的對稱軸為－（k2b1+k1b2）/（2k1k2）；
當k1,k2正負相同時，二次函數開口向上；
當k1,k2正負相反時，二次函數開口向下。
二次函數與y軸交點為（0，b2b1）。
6、兩個一次函數（y1=ax+b,y2=cx+d）之比，得到的新函數y3=（ax+b）/（cx+d）為反比例函數，漸近線為x=－b/a，y=c/a。
7、當平面直角座標系中兩直線平行時，其函數解析式中k的值（即一次項係數）相等；當平面直角座標系中兩直線垂直時，其函數解析式中k的值互為負倒數（即兩個k值的乘積為-1）。
圖像：
一次函數的圖像 一次函數的圖像
如右圖所示，一次函數y=kx+b（k≠0）圖像是直線，過（0，b）和（-b/k，0）兩點。特別地，當b=0時，圖像過原點。
一次函數和方程的聯繫與區別:
1、一次函數和一元一次方程有相似的表達形式。
2、一次函數表示的是一對（x，y）之間的關係，它有無數對解；一元一次方程表示的是未知數x的值，最多隻有1個值 。
3、一次函數與x軸交點的橫座標就是相應的一元一次方程的根。
一次函數和不等式:
從函數的角度看，解不等式的方法就是尋求使一次函數y=kx+b的值大於（或小於）0的自變量x的取值範圍的一個過程；
從函數圖像的角度看，就是確定直線y=kx+b在x軸上（或下）方部分所有的點的橫座標所構成的集合。
對應一次函數y=kx+b，它與x軸交點為（-b/k,0）。
當k>0時，不等式kx+b>0的解為：x>- b/k，不等式kx+b<0的解為：x<- b/k；
當k<0的解為：不等式kx+b>0的解為：x<- b/k，不等式kx+b<0的解為：x>- b/k [2]  。

函數二次函數

二次函數 二次函數
一般地，自變量x和因變量y之間存在如下關係：
，則稱y為x的二次函數。二次函數的定義域為實數域R。常數項c決定拋物線與y軸交點。拋物線與y軸交於（0,c）
二次函數還有以下兩種表示方式：
頂點式：
;
交點式（與x軸）：
從右圖可見二次函數圖像是軸對稱圖形。
函數性質
1、二次函數是拋物線，但拋物線不一定是二次函數。開口向上或者向下的拋物線才是二次函數。拋物線是軸對稱圖形。對稱軸為直線x = -b/2a。對稱軸與拋物線唯一的交點為拋物線的頂點P。特別地，當b=0時，拋物線的對稱軸是y軸（即直線x=0）
2、拋物線有一個頂點P，座標為
,當
時，P在y軸上；當
時，P在x軸上。
3、二次項係數a決定拋物線的開口方向和大小。當a>0時，拋物線向上開口；當a<0時，拋物線向下開口。|a|越大，則拋物線的開口越小。當a>0時，函數在
處取得最小值
；在
上是減函數，在
上是增函數；函數的值域是
相反不變。
4、一次項係數b和二次項係數a共同決定對稱軸的位置。當a與b同號時（即ab>0），對稱軸在y軸左；當a與b異號時（即ab<0），對稱軸在y軸右。
5、令
，有以下性質：
Δ>0，拋物線與x軸有2個交點，分別為：
和
。
Δ= 0，拋物線與x軸有1個交點，為
。
Δ<0，拋物線與x軸沒有交點，x的取值為虛數 [2]  。

函數三次函數

形如
（a≠0,b,c,d為常數）的函數叫做三次函數（cubics function）。 三次函數的圖象是一條曲線——迴歸式拋物線（不同於普通拋物線） [2]  。

函數四次函數

定義：形如
的函數叫做四次函數 [2]  。

函數五次函數

一般的，自變量x和因變量y存在如下關係：
的函數，稱y為x的五次函數。其中，a、b、c、d、e分別為五次、四次、三次、二次、一次項係數，f為常數，a≠0 [2]  。

函數基本初等函數

基本初等函數包括冪函數、指數函數、對數函數、三角函數、反三角函數和常數函數。

函數冪函數

冪函數的圖像 冪函數的圖像
冪函數是形如y=xa的函數，a可以是自然數、有理數，也可以是任意實數或複數 [2]  。

函數指數函數

指數函數的圖像 指數函數的圖像
指數函數是形如y=ax（a>0 ，a≠1）的函數，定義域為
，值域為
，a>1 時是嚴格單調增加的函數，0<a<1時函數單調減少，圖像過定點（0,1） [2]  。

函數對數函數

，稱a為底 ，定義域為
，值域為
。a>1 時是嚴格單調增加的，0<a<1時是嚴格單減的。不論a為何值，對數函數的圖形均過點（1,0），對數函數與指數函數互為反函數。
以10為底的對數稱為常用對數，簡記為
。在科學技術中普遍使用的是以e為底的對數，即自然對數，記作
。

函數三角函數

三角函數是數學中屬於初等函數中的超越函數的一類函數。它們的本質是任意角的集合與一個比值的集合的變量之間的映射。通常的三角函數是在平面直角座標系中定義的，其定義域為整個實數域。另一種定義是在直角三角形中，但並不完全。現代數學把它們描述成無窮數列的極限和微分方程的解，將其定義擴展到複數系。
由於三角函數的週期性，它並不具有單值函數意義上的反函數。
三角函數在複數中有較為重要的應用。在物理學中，三角函數（Trigonometric）也是常用的工具。
它有六種基本函數：正弦函數，餘弦函數，正切函數，餘切函數，正割函數和餘割函數 [2]  。

函數反三角函數

反三角函數包括反正弦函數，反餘弦函數，反正切函數，反餘切函數，反正割函數和反餘割函數 [2]  。

函數常數函數

常數函數（也稱常值函數）是指值不發生改變（即是常數）的函數。例如，函數f（x）=4，因為f映射任意的值到4，因此f是一個常數。更一般地，對一個函數f: A→B，如果對A內所有的x和y，都有f（x）=f（y），那麼，f是一個常數函數 [2]  。

函數複變函數

函數定義

複變函數是定義域為複數集合的函數。
複數的概念起源於求方程的根，在二次、三次代數方程的求根中就出現了負數開平方的情況。在很長時間裏，人們對這類數不能理解。但隨着數學的發展，這類數的重要性就日益顯現出來。複數的一般形式是：a+bi，其中i是虛數單位。
以複數作為自變量的函數就叫做複變函數，而與之相關的理論就是複變函數論。解析函數是複變函數中一類具有解析性質的函數，複變函數論主要就研究複數域上的解析函數，因此通常也稱複變函數論為解析函數論 [4]  。

函數複變函數的發展簡況

複變函數論產生於十八世紀。1774年，歐拉在他的一篇論文中考慮了由複變函數的積分導出的兩個方程。而比他更早時，法國數學家達朗貝爾在他的關於流體力學的論文中，就已經得到了它們。因此，後來人們提到這兩個方程，把它們叫做“達朗貝爾-歐拉方程”。到了十九世紀，上述兩個方程在柯西和黎曼研究流體力學時，作了更詳細的研究，所以這兩個方程也被叫做“柯西-黎曼條件”。
複變函數論的全面發展是在十九世紀，就象微積分的直接擴展統治了十八世紀的數學那樣，複變函數這個新的分支統治了十九世紀的數學。當時的數學家公認複變函數論是最豐饒的數學分支，並且稱為這個世紀的數學享受，也有人稱讚它是抽象科學中最和諧的理論之一。
為複變函數論的創建做了最早期工作的是歐拉、達朗貝爾，法國的拉普拉斯也隨後研究過複變函數的積分，他們都是創建這門學科的先驅。
後來為這門學科的發展作了大量奠基工作的要算是柯西、黎曼和德國數學家維爾斯特拉斯。二十世紀初，複變函數論又有了很大的進展，維爾斯特拉斯的學生，瑞典數學家列夫勒、法國數學家彭加勒、阿達瑪等都作了大量的研究工作，開拓了複變函數論更廣闊的研究領域，為這門學科的發展做出了貢獻。
複變函數論在應用方面，涉及的面很廣，有很多複雜的計算都是用它來解決的。比如物理學上有很多不同的穩定平面場，所謂場就是每點對應有物理量的一個區域，對它們的計算就是通過複變函數來解決的。
比如俄國的茹柯夫斯基在設計飛機的時候，就用複變函數論解決了飛機機翼的結構問題，他在運用複變函數論解決流體力學和航空力學方面的問題上也做出了貢獻。
複變函數論不但在其他學科得到了廣泛的應用，而且在數學領域的許多分支也都應用了它的理論。它已經深入到微分方程、積分方程、概率論和數論等學科，對它們的發展很有影響 [4]  。

函數複變函數的內容

複變函數論主要包括單值解析函數理論、黎曼曲面理論、幾何函數論、留數理論、廣義解析函數等方面的內容。
如果當函數的變量取某一定值的時候，函數就有一個唯一確定的值，那麼這個函數解就叫做單值解析函數，多項式就是這樣的函數。
複變函數也研究多值函數，黎曼曲面理論是研究多值函數的主要工具。由許多層面安放在一起而構成的一種曲面叫做黎曼曲面。利用這種曲面，可以使多值函數的單值枝和枝點概念在幾何上有非常直觀的表示和説明。對於某一個多值函數，如果能作出它的黎曼曲面，那麼，函數在離曼曲面上就變成單值函數。
黎曼曲面理論是複變函數域和幾何間的一座橋樑，能夠使比較深奧的函數的解析性質和幾何聯繫起來。關於黎曼曲面的研究還對另一門數學分支拓撲學有比較大的影響，逐漸地趨向於討論它的拓撲性質。
複變函數論中用幾何方法來説明、解決問題的內容，一般叫做幾何函數論，複變函數可以通過共形映象理論為它的性質提供幾何説明。導數處處不是零的解析函數所實現的映象就都是共形映象，共形映象也叫做保角變換。共形映象在流體力學、空氣動力學、彈性理論、靜電場理論等方面都得到了廣泛的應用。
留數理論是複變函數論中一個重要的理論。留數也叫做殘數，它的定義比較複雜。應用留數理論對於複變函數積分的計算比起線積分計算方便。計算實變函數定積分，可以化為複變函數沿閉迴路曲線的積分後，再用留數基本定理化為被積分函數在閉合迴路曲線內部孤立奇點上求留數的計算，當奇點是極點的時候，計算更加簡潔。
把單值解析函數的一些條件適當地改變和補充，以滿足實際研究工作的需要，這種經過改變的解析函數叫做廣義解析函數。廣義解析函數所代表的幾何圖形的變化叫做擬保角變換。解析函數的一些基本性質，只要稍加改變後，同樣適用於廣義解析函數。
廣義解析函數的應用範圍很廣泛，不但應用在流體力學的研究方面，而且象薄殼理論這樣的固體力學部門也在應用。因此，自2002年來這方面的理論發展十分迅速。
從柯西算起，複變函數論已有170多年的歷史了。它以其完美的理論與精湛的技巧成為數學的一個重要組成部分。它曾經推動過一些學科的發展，並且常常作為一個有力的工具被應用在實際問題中，它的基礎內容已成為理工科很多專業的必修課程。2002年，複變函數論中仍然有不少尚待研究的課題，所以它將繼續向前發展，並將取得更多應用 [4]  。

函數常用函數

函數實函數

實函數（Real function），指定義域和值域均為實數域的函數。實函數的特性之一是可以在座標上畫出圖形。

函數雙曲函數

雙曲正弦：
雙曲餘弦：
雙曲正切：
雙曲餘切：

函數隱函數

若能由方程F（x,y）=0 確定y為x的函數y=f（x），即
，就稱y是x的隱函數。
而此處方程F（x,y ）= 0 並非函數。

函數多元函數

多元函數（n-元函數）是指輸入值為n-元組的函數。或者説，若一函數的輸入值域為n個集合的笛卡爾積的子集，這函數就是n-元函數。

函數其他

此外經常用到的函數還有高斯函數，階梯函數和脈衝函數。

函數物理學

複變函數的理論特別是其中的解析函數在物理學中有着廣泛的應用。 [10]  複變函數通常用來描述控制系統模型的傳遞函數，是控制工程的數學基礎。MATLAB支持在函數中使用複數或複數矩陣，也支持複變函數運算。 [11] 

函數計算機

函數編程可以把一系列語句包裹在一個函數中，當需要多次使用某一段代碼時，可以直接寫函數名來調用，從而節省代碼量，同時函數名稱能體現出函數的大概作用，便於代碼閲讀。函數提供了參數和返回值，從而可以實現函數之間的信息交換，這樣可以做到協同完成整個程序的功能。通過函數的封裝，很多複雜的操作都被隱藏在函數內部，不需要知道某個函數內部是怎麼實現的，只需要知道這個函數能做什麼就行了，這樣可以把注意力更好地放在程序主要邏輯上來。 [5] 

函數生物醫藥

Logistic函數是一種常見的S形函數，該函數在生物、醫藥學中應用較為廣泛，函數圖形的特點是：開始增長緩慢，而在以後的某一範圍內迅速增長，達到某限度後，增長又緩慢下來。 [6] 

函數經濟學

經濟學中效用函數研究的就是人的目標和追求，其中效用的意義就是幸福。而經濟學所謂的成本和資源的本質就是個人的時間，因為在最初階段，個人還沒有積累財富、金錢，所擁有的就是時間，需要通過時間來積累其他要素，付出的代價就是在獲得這些要素、達到這些目標所付出的艱辛、痛苦。 [7] 

函數哲學

因果律：科學事件所具的結合性質並不是所謂原因結果的關係，而是數學上函數的形式。因此一種有規律的事件與偶然的事件的區分，是在於敍述這些事件的量值與相關的量值的結合關係，是否能經函數形式的説明，是否合乎數學上函數的概念。 [8] 

函數統計學

統計函數主要用於對數據區域進行各種分類統計與分析。統計函數包括了許多統計學領域的函數，具體包括平均值函數、Beta分佈函數、概率函數、單元格數量計算函數、指數與對數函數、最大值與最小值函數、標準偏差函數、方差函數、正態累積分佈函數、數據集相關函數、Pearson乘積矩函數、t分佈函數等。本章將通過實例介紹相關統計函數的基本語法、參數用法及在實際中的應用。 [9] 
參考資料
  • 1.    周陽編著,數學的起源與發展,現代出版社,2013.03,第17頁
  • 2.    唐瑞娜，白淑巖等．高等數學（工科類）：清華大學出版社，北京交通大學出版社，2004：5
  • 3.    北京聯合大學數學教研室．高等數學學習指導．北京：清華大學出版社，2005年12月：1-2
  • 4.    西安交通大學高等數學教研室 著 ．工程數學－－複變函數(第四版) ：高等教育出版社 ，2011
  • 5.    碼高少兒編程編著,Python趣味編程與精彩實例 少兒編程改變未來,機械工業出版社,2020.01,第43頁
  • 6.    趙清波，吳克堅主編；徐清華，劉爍，王瑞星副主編,醫用高等數學 第4版,第四軍醫大學出版社,2021.01,第3頁
  • 7.    經濟學就是關於選擇的科學  ．經濟參考報[引用日期2023-11-12]
  • 8.    洪謙著,大家小書《維也納學派哲學》,北京出版社,2022.02,第102頁
  • 9.    張明真編著,Excel 2019公式、函數應用大全,機械工業出版社,2019.10,第299頁
  • 10.    姚端正，梁家寶編著,數學物理方法 第2版,武漢大學出版社,1997.02,第2頁
  • 11.    沈清波，宋雲東，楊靜主編,控制系統MATLAB仿真,北京理工大學出版社,2021.01,第28頁
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