函数的连续性
函数的连续性(continuity)把函数在某点的取值同该点附近的极限接起来。设 是定义域的聚点,函数在 有定义;它在该点连续,意思是 。这要求附近的函数值有极限,且极限恰等于点上的值,不能只凭曲线“看起来不断”判断。
分段函数的接缝
设 (),而 ()。左侧趋近 1 的值是 1,右侧趋近值和点值都是 。所以接缝连续的充要条件是 。例如取 时函数连续,但左导数为 2、右导数也为 2;若改取 ,函数仍连续,左右斜率却分别为 2 和 0。这说明连续只管函数值接得上,并不保证斜率接得上。
在 处令 ()、。它的极限为 0,却把点值放在 3,属于可去间断;把 改成 0 即可修补。若左右极限不同,例如 ()、(),无论怎样重新定义单个点值,都不能修补跳跃。
误差定义与区间端点
把极限中的“接近”展开:对每个 ,存在 ,使定义域中满足 的点都有 。这里允许 ;点本身的误差自然为零。对于只在 定义的函数,左端点只从右边接近,右端点只从左边接近。说函数在闭区间连续,须同时包括内部各点的双侧连续和两个端点的单侧连续。
连续函数的和与积连续;商还要求分母在该点不为零。复合函数 的连续性要沿着 送出的值检查,不能把内层趋近位置误写成外层自变量。闭区间连续还带来两个全局结论:函数有最大、最小值;介于端点函数值之间的每个值都能取到。后一个结论在介值定理中单独证明,导数与连续性的关系见可导与连续。
参考资料
- OpenStax《Calculus Volume 1》§2.4:点、区间与端点处的连续性。
- 同书 §2.3:极限的运算法则。