学分析

同步精读工作台

讲义 · 追问 · 练习 · 批改

4样板完成

函数的连续性

本章以极限为工具,定义函数在一点的连续性:函数值与极限值相等。先给出单点连续与单侧连续的精确定义,引入间断点的分类体系(第一类:可去/跳跃;第二类:无穷/振荡),再讨论连续函数的四则运算与复合函数连续性,确认初等函数在其定义域上均连续,最后预览闭区间上连续函数的三大定理(最大值定理、零点定理、介值定理),为后续实数完备性一章铺垫。讲义、例子与题面均为自编或充分改写,公式用 LaTeX(四反斜线约定)。

7 个知识点

当前知识点

连续函数的运算

本节你将掌握

  • 掌握连续函数四则运算的封闭性:和、差、积在两函数公共连续点处连续;商在分母非零的公共连续点处连续。
  • 理解四则运算连续性的证明思路(直接由极限四则运算法则推出)。
  • 能利用运算封闭性判断多项式、有理函数的连续点集。

连续性通过极限来定义,而极限满足四则运算,因此连续函数的四则组合仍连续。精确地说:若 ffggx0x_0 处连续,则 f+gf+gfgf-gfgf\cdot gx0x_0 处也连续;若还有 g(x0)0g(x_0)\ne 0,则 f/gf/gx0x_0 处连续。这些结论的证明只需把极限的四则运算法则与连续性定义拼接:limxx0(f+g)(x)=limf(x)+limg(x)=f(x0)+g(x0)=(f+g)(x0)\lim_{x\to x_0}(f+g)(x)=\lim f(x)+\lim g(x)=f(x_0)+g(x_0)=(f+g)(x_0)

商法则需要额外条件 g(x0)0g(x_0)\ne 0:由 ggx0x_0 连续且 g(x0)0g(x_0)\ne 0,据局部保号性,ggx0x_0 某邻域内恒不为零,从而 limxx0f(x)g(x)=f(x0)g(x0)\lim_{x\to x_0}\dfrac{f(x)}{g(x)}=\dfrac{f(x_0)}{g(x_0)}。若 g(x0)=0g(x_0)=0,则不能直接断言 f/gf/gx0x_0 连续——它可能无定义或出现间断。

**推论**:多项式函数在整个实轴 R\mathbb{R} 上连续(常数函数与 f(x)=xf(x)=x 连续,有限次乘加仍连续);有理函数在其定义域(分母非零的点集)上连续。注意两个各自间断的函数相加可能连续(如 f(x)=1xf(x)=\dfrac{1}{x}g(x)=1xg(x)=-\dfrac{1}{x}x=0x=0 均不连续,但 f+g0f+g\equiv 0 处处连续),因此不能从「因式均间断」推出「和必间断」。

练习

2 题
未学