高等数学学习笔记DAY24

闭区间上连续函数的性质

一直连续性

先介绍函数的一直连续性概念.

设函数在区间 I I I 上连续, x 0 x_0 x0 是在 I I I 上的任意取定的一个点.由于 f ( x ) f(x) f(x) 在点 x 0 x_0 x0 连续,因此 ∀ ε > 0 \forall\varepsilon>0 ε>0, ∃   δ > 0 \exists\ \delta>0  δ>0,使得当 ∣ x − x 0 ∣ < δ |x-x_0|<\delta xx0<δ 时,就有 ∣ f ( x ) − f ( x 0 ) ∣ < ε |f(x)-f(x_0)|<\varepsilon f(x)f(x0)<ε.通常这个 δ \delta δ 不仅和 ε \varepsilon ε 有关,而且与给定的 x 0 x_0 x0 有关,即使 ε \varepsilon ε 不变,但选取区间上其他的点作为 x 0 x_0 x0 时,这个 δ \delta δ 就不一定适用了.对于某些函数缺有一种重要情形:存在着只和 ε \varepsilon ε 有关,而对区间上任何点 x 0 x_0 x0 都能适用的正数 δ \delta δ,即对于 x 0 ∈ I x_0\in I x0I,只要 ∣ x − x 0 ∣ < δ |x-x_0|<\delta xx0<δ,就有 ∣ f ( x ) − f ( x 0 ) ∣ < ε |f(x)-f(x_0)|<\varepsilon f(x)f(x0)<ε.如果函数 f ( x ) f(x) f(x) 在区间 I I I 上能使这种情形发生,就说函数 f ( x ) f(x) f(x) 在区间 I I I 上是一致连续的.

定义

设函数 f ( x ) f(x) f(x) 在区间 I I I 上有定义.如果对于任意给定的正数 ε \varepsilon ε,总存在正数 δ \delta δ,使得对于区间 I I I 上的任意两点 x 1 , x 2 x_1,x_2 x1,x2,当 ∣ x 1 − x 2 ∣ < δ |x_1-x_2|<\delta x1x2<δ 时,有 ∣ f ( x 1 ) − f ( x 2 ) ∣ < ε , |f(x_1)-f(x_2)|<\varepsilon, f(x1)f(x2)<ε,那么称函数 f ( x ) f(x) f(x) 在区间 I I I 上一致连续.

一致连续性表示,不论在区间 I I I 的任何部分,只要自变量的两个数值接近到一定程度,就可使就可使对于的函数达到所给定的接近程度.

由上述定义可知,如果函数 f ( x ) f(x) f(x) 在区间 I I I 上一致连续,那么 f ( x ) f(x) f(x) 在区间 I I I 上也是连续的.但反过来不一定成立.

定理4(一致连续性定理)

如果函数 f ( x ) f(x) f(x) 在闭区间 [ a , b ] [a,b] [a,b] 上连续,那么它在改区间上一直连续.

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