函數在一點的連續性
定義1:設函數f在U(x0)內有定義. 若lim( x→x0 ) f(x)=f(x0),則稱f在點x0連續.
如:∵lim( x→2) f(x)=lim( x→2) (2x+1)=5=f(2),
∴f(x)=2x+1在點x=2連續.
∴f(x)在點x=0連續.
記△x=x-x0,稱為自變量x(在點x0)的增量或改變量.
設y0=f(x0),相應的函數y(在點x0)的增量記為:
△y=f(x)-f(x0)=f(x0+△x)-f(x0)=y-y0.
當lim( △x→0)△y=0時,函數y=f(x)在點x0連續。
若對任給的ε>0,存在δ>0,使得當|x-x0|<δ時有|f(x)-f(x0)|<ε,
則稱函數f在點x0連續。
f在x0連續時,lim( x→x0 ) f(x)=f(lim( x→x0 )x),
即lim( x→x0 )與f具有可交換性.
例1:證明函數f(x)=xD(x)在點x=0連續,其中D(x)為狄利克雷函數.
證:由f(0)=0,且|D(x)|≤1,對ε>0,要使|f(x)-f(0)|=|xD(x)|≤|x|<ε,
只要取δ=ε,則當|x-0|<δ時,就有|f(x)-f(0)| <ε,∴f在點x=0連續.
定義2:設函數f在U+(x0)(或U-(x0))內有定義.
若lim( x→x0+ ) f(x)=f(x0)(或lim( x→x0- ) f(x)=f(x0)),
則稱f在點x0右(或左)連續.
定理4.1:函數f在x0連續的充要條件是:f在點x0既是右連續,又是左連續.
例2:討論函數
在點x=0的連續性.
解:∵lim( x→0+ ) f(x)=lim( x→0+ ) (x+2)=2=f(0),
lim( x→0- ) f(x)=lim( x→0- ) (x-2)= -2≠f(0),
即函數f(x)在點x=0是右連續,不是左連續,∴f(x)在點x=0不連續.