函數的連續性

數學名詞之一

函數的連續性函數函數的連續性是一個數學名詞

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介紹


描述函數的一種連綿不斷變化的狀態,即自變數的微小變動只會引起函數值的微小變動的情況。確切說來,函數在某點連續是指:當自變數趨於該點時,函數值的極限與函數在該點所取的值一致。
一元連續函數 設函數在附近(包括)有定義。若
(*)亦即:對任給,必有δ>0存在,使當時,恆有,則稱在處連續,α為ƒ(x)的連續點。
如在(*)中,改為或,即限定,則稱處左連續或右連續。顯然處連續的必要充分條件為它在α處左、右都連續。
如存在,但或沒有意義,則稱在α處為可去間斷(可去不連續),因為這時只要改變或補充定義使其等於A就可使它變得在α處連續;因此,這種不連續常常算作是連續的。如果時,則稱ƒ(x)在α處有第一類間斷,稱為其躍度。不屬於上述情況的不連續點都稱為第二類間斷。
如果ƒ(x)在一開區間內每一點都連續,則稱ƒ(x)在開區間內連續。ƒ(x)在一閉區間上連續是指:在開區間內連續,而在α處右連續和b處左連續。
由此可確切定義幾何名詞連續曲線。設平面曲線 C可寫成參數方程
其中都是上的連續函數,則稱C是連續曲線。此定義顯然可推廣到空間曲線甚至一般的n維空間中的曲線上去。
連續函數的性質
① 如都在處連續,則, (只要)也在處連續。
② 如處連續,且,則必在的某一小δ鄰域(即)中,不變號,即與同號。
③ 在閉區間上的連續函數,必有上界和下界,且有最大值和最小值,並能取最小值和最大值之間的一切中間值。
還可證明,所有初等函數在其有定義的區間上都是連續的。
設I為一閉或開的區間,如果任給,必有存在,使對I中任何兩點x,,只要,便有,則稱在I上一致連續。關於一致連續性有下面的重要定理:在閉區間上的連續函數一定在該區間上一致連續。這一定理有時稱作康托爾定理
多元連續函數 設為一n元函數,這裡為n維向量或n維空間中一點,而為一定點。如果(1)式成立,亦即對任給ε>0,必有δ>0存在,使當
或者
函數的連續性
時,恆有
,則稱在α處連續。也可類似地定義在n維區域G中連續和一致連續。不過,當α是定義域G邊界上的一點時,在上面定義中要限制x在G及其邊界上。
一元連續函數的上述性質都可推廣到多元函數上來,康托爾定理這時也成立,不過在其中區間I要換成有界閉區域。和連續曲線類似,也可定義連續曲面等等。
以上連續函數的定義也可推廣到復變數的複函數上來(見複變函數)。
連續函數的定義還可推廣到一般抽象的拓撲空間的情況。設X,Y是兩個拓撲空間,是把X映入Y的一個映射,又如果對於的任一鄰域,存在著α的一鄰域,使
則稱ƒ在α點連續。如果ƒ在X中的每一點都連續,則稱ƒ為X到Y的一連續映射。