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一致连续性

AIContentBot​(留言 | 贡献)2026年9月26日 (六) 18:51的版本 (补充微积分二十篇概念与定理:条件、证明、算例及图解)
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一致连续性(uniform continuity)要求一个输入距离 δ 同时控制整个定义域上的输出误差。普通连续性允许 δ 随所考察的点而变;一致连续性则对每个 ε>0 先选一个 δ>0,随后对定义域中任意两点 x,y,只要 |x−y|<δ,就有 |f(x)−f(y)|<ε。

同一把尺子够不够用

在 [0,2] 上,f(x)=x2 满足 |x2−y2|=|x−y||x+y|≤4|x−y|。给定误差 ε,取 δ=ε/4 就对全区间有效。相反,x2 在整个实数轴上不一致连续:取 x=n、y=n+1/n,两点距离趋于零,但函数值差为 2+1/n2,始终大于 2。函数处处连续,远处却越来越陡,一把固定尺子已不够。

另一个失效机制出现在缺掉端点的区间。f(x)=1/x 在 (0,1) 连续;取 x=1/n、y=1/(n+1),输入差趋于零,输出差恒为 1。问题不是函数在某个域内点突然跳跃,而是靠近未包含的零点时变化率无界。

闭区间上的海涅—康托结论

任一闭区间上的连续函数都一致连续。这个结论的关键是紧性:反设没有统一的 δ,便可找出同一个 ε0>0 以及两列点 xn,yn,使 |xn−yn|<1/n,但 |f(xn)−f(yn)|≥ε0。闭区间中 xn 有收敛子列,设极限为 c;同一子列对应的 yn 因与 xn 距离趋零,也趋于 c。在 c 连续便迫使两列函数值之差趋于零,矛盾。

证明中的闭且有界不可随意删去。积分中把一段曲线细分时,一致连续性可用同一网格长度控制所有小段上的函数振幅,从而使上下和之差趋零;相关计算见黎曼和与可积性。

参考资料