【数学】连续,一致连续,Hölder连续,Lipschitz连续
前言
常常搞不清楚几个概念,自己写一写有助于记忆和理解,水平有限,欢迎大家批评指正~
1 连续
个人理解,连续是个局部的概念,一般说函数在某一点x0处,满足那样一个性质,就说这个函数在x0连续。
同济第七版的定义是这样的:
表情包版本的定义是这个样子的:
定义的版本各种各样,但都是想要描述:
控制x与x0的距离,就可以使相应的函数值f(x)离f(x0)就可以要多近有多近。
这个距离多少由x0有关,不同的点这个距离可能不同。
也就是在我们直观上的连续不断的一条曲线的性质。
此外,在区间上连续是这么说的:
“如果在区间上每一点都连续,就称函数在该区间上连续,如果区间包括端点,那么在右端点连续是指左连续,在左端点连续是指右连续。”(同济第七版)
一个解释很清楚的理解:https://zhuanlan.zhihu.com/p/87984703.
2 一致连续
单从定义上与连续比较,少了某一点x0的概念,多了区间I的概念。
也就是说,不论在区间I的任何部分,只要自变量的两个数值接近到一定程度,相应的函数值就可以达到指定的接近程度。
这个一定程度对全体区间上的点都奏效。
举个栗子:
f(x)=1/x 在(0,1]上连续,但不一致连续。
问题出在靠近0的地方,取x1 = 1/n, x2 = 1/(n+1),
x1,x2之间的距离随着n增大越来越小,但两函数值始终相差1。
不严谨的说,不一致连续是因为函数在区间上有斜率趋于无穷的地方。
3 Hölder连续
百度百科上的定义:
4 Lipschitz连续
定义:对函数f(x):R→Rf(x): R \to Rf(x):R→R 存在常数KKK,s.t.
∣f(x1)−f(x2)∣≤K∣x1−x2∣|f(x_1)-f(x_2)| \leq K|x_1-x_2|∣f(x1)−f(x2)∣≤K∣x1−x2∣
5 关系
1 连续与一致连续:
一致连续性定理:如果函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,那么它在该区间上一致连续。
2 Lipschitz连续与一致连续:
Lipschitz :要求函数斜率或变化幅度有界,即小于一个常数;
一致连续:要求函数斜率或变化幅度有限,即不趋于无穷;
因此Lipschitz连续更强;
eg. [0,1]区间上y=x12y= x^{\frac{1}{2}}y=x21 :
在0点处不满足Lipschitz连续,但满足一致连续
3 Hölder连续弱于Lipschitz连续;
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