函数一致连续性的感性认识

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函数一致连续性的定义

关于函数一致连续性,准确的定义如下:

设函数 f(x) 在区间 I 上有定义,如果对于任意给定的正数 \varepsilon,总存在着正数\delta ,使得对于区间I上的任意两点\ x_1\ x_2,当\lvert \ x_1 - \ x_2\rvert<\delta时,就有\lvert f(x_1) - f(x_2)\rvert<\varepsilon,那么称函数 f(x) 在区间 I 上是一致连续的。

因为 \lvert \ x_1 - \ x_2\rvert =\Delta x,\lvert f(x_1) - f(x_2)\rvert = \Delta y,所以函数一致连续性定义实际上描述的是一种函数曲线: 无论\Delta y多么小,总是能找到一个正数\delta,使得在整个函数曲线中,当\Delta x<\delta时,\Delta y<\varepsilon

函数一致连续性的感性认识

如果无法理解函数的一致连续性,很有可能是\delta\varepsilon两个数的关系没有理清。

从定义出发。给定任意正数\varepsilon,即max(\Delta y)已经确定。无论\Delta y的值多么小,总能找到对应的\Delta x\Delta x的值确定。如果函数f(x)的区间I为闭区间,就可以确定整个函数曲线上任意两点\Delta y<\varepsilon对应的\Delta x的值,继而可以确定max(\Delta x)。显然大于max(\Delta x)\delta 肯定存在。也就是说,闭区间上的连续函数一定有一致连续性。

而区间I为开区间的时候,很容易找到函数无法满足函数一致性的要求的例子:

函数f(x)=\frac{1}{x}。指定\varepsilon,无论\varepsilon多么小,总能在函数曲线上找到x_1,x_2,使得\lvert \ x_1 - \ x_2\rvert对应的\lvert \ y_1 - \ y_2\rvert<\varepsilon。但是考虑 x\to\infty,引起y变化\varepsilon\lvert \ x_1 - \ x_2\rvert的值会越来越大,所以找不到max(\Delta x),自然也就找不到大于max(\Delta x)\delta。所以f(x)=\frac{1}{x}没有一致连续性。


ref:

函数一致连续与函数连续有什么区别,到底一致连续的“一致”是什么意思?