Если это не всюду заданная функция, то где же она задана? Задана ли она всюду на

, либо только на

, либо только при строго положительном вещественном аргументе? Понять невозможно.
Возможно понять. Она задана там, где выражение

имеет смысл.
Если же мне нужна другая область определения, я могу её явно задать: например, написать

,

,

.
Более того, есть раздел математики, в котором

,

и та же самая функция

- объекты существенно разные, и это различие нельзя игнорировать (общая теория некорректных задач).
См., например:
Бакушинский, Гончарский. Некорректные задачи: численные методы и приложения.
(Если вкратце, то область определения

может быть какой угодно, а вот в качестве пространства

в записи

по ряду причин стоит выбирать "хорошие" пространства, например банаховы - даже если

будет определена не во всех точках этого пространства. Содержательная разница между

и

в теории некорректных задач заключается в том, что точные входные данные

рассматриваемой задачи обязаны принадлежать

, а приближённые входные данные

- пространству

, но не обязаны лежать в

.)
Это в теории некорректных задач так. Но и в обычном функциональном анализе язык не всюду определённых отображений явно удобнее. Там часто приходится писать что-то вроде

,

- для плотно определённых операторов, скажем, в банаховом пространстве.