1、試用一致連續的定義證明:若f,g都在區間I上一致連續,則f+g也在I上一致連續.
證:∵f,g都在區間I上一致連續,
∴對任給的ε>0,分別存在正數δ1和δ2,
使對任何x』,x」∈I,只要|x』-x」|<δ1,就有|f(x』)-f(x」)|<ε/2;
只要|x』-x」|<δ2,就有|g(x』)-g(x」)|<ε/2;
取δ=min(δ1,δ2),則只要|x』-x」|<δ,
就有|f(x』)-f(x」)|+|g(x』)-g(x」)|<ε,
又|[f(x』)+g(x』)]-[f(x」)+g(x」)]|=|[f(x』)-f(x」)]+[g(x』)-g(x」)]|
≤|f(x』)-f(x」)|+|g(x』)-g(x」)|,
∴對任給的ε>0,有正數δ,對任何x』,x」∈I,只要|x』-x」|<δ,
就有|[f(x』)+g(x』)]-[f(x」)+g(x」)]|<ε,∴f+g也在I上一致連續.
2、證明f(x)=√x 在[0,+∞)上一致連續.
證:∵f(x)=√x 在[0,+∞)連續,故對任意a>0,
f(x)在[0,a]上連續,且一致連續.
∴ε>0,總δ1>0,使任意x』,x」∈[0,a],
當|x』-x」|<δ1時,有|f(x』)-f(x」)|<ε.
又對任意x』,x」∈[a,+∞),
要使|√(x』)-√(x」)|=|x』-x」|/(√(x』)+√(x」))<|x』-x」|/(2√a)<ε,
只要取δ2=2ε√a,
則只要|x』-x」|<δ2時,就有|√(x』)-√(x」)|<ε.
取δ=min(δ1,δ2, a/2),
當任意x』,x」∈[0,+∞)且|x』-x」|<δ時,總有
x』,x」∈[0,a]或x』,x」∈[a/2,+∞),有|√(x』)-√(x」)|<ε.
∴f(x)=√x在[0,+∞)上一致連續.
3、證明:f(x)=x^2在[a,b]上一致連續,但在(-∞,+∞)上不一致連續.
證:ε>0,對任意x1,x2∈[a,b],要使
|x1^2-x2^2|=|x1+x2|·|x1-x2|<2max(|a|,|b|)·|x1-x2|<ε.
只要取δ=ε/(2max(|a|,|b|)),則
當|x1-x2|<δ時,就有|f(x1)-f(x2)|<ε,
∴f(x)=x^2在[a,b]上一致連續。
取ε0=1,不管正數δ多麼小,只要n充分大,
總有x』=n+1/n,x」=n,使
|x』-x」|=1/n<δ,而|f(x』)-f(x」)|=|(n+1/n)^2-n^2 |=2+1/n^2 >ε0,
∴f(x)=x^2在(-∞,+∞)上不一致連續.
4、設函數f在區間上滿足利普希茨條件,即存在常數L>0,使得對I上任意兩點x』,x」都有|f(x』)-f(x」)|≤L|x』-x」|,證明 f在I上一致連續.
證:ε>0,總有正數δ=ε/L,使I上任意兩點x』,x」,
當|x』-x」|<δ時,就有|f(x』)-f(x」)|≤L|x』-x」|< L·δ=ε.
∴f在I上一致連續.
5、證明sinx在(-∞,+∞)上一致連續.
證:ε>0,對任意x』,x」∈(-∞,+∞),
要使|sinx』-sinx」|≤|x』-x」|<ε,只需取δ=ε,
則當|x』-x」|<δ時,就有|sinx』-sinx」|<ε,
∴sinx在(-∞,+∞)上一致連續.