高等数学|一致连续性与连续性
参考资料:同济大学高等数学第七版上册、B站轩兔up视频。
一、概念
1、连续
函数f(x)f(x)f(x)定义在区间III上,对于区间III上的任意一点x0x_0x0,对任意给定的正数ϵ\epsilonϵ,总存在正数δ\deltaδ,使得区间III中的点xxx,当∣x−x0∣<δ|x-x_0|<\delta∣x−x0∣<δ时,有:∣f(x)−f(x0)∣<ϵ|f(x)-f(x_0)|<\epsilon∣f(x)−f(x0)∣<ϵ。
2、一致连续
函数f(x)f(x)f(x)定义在区间III上,对任意给定的正数ϵ\epsilonϵ,总存在正数δ\deltaδ,使得对于区间III上的任意两点x1,x2x_1,x_2x1,x2,当∣x1−x2∣<δ|x_1-x_2|<\delta∣x1−x2∣<δ时,有:∣f(x1)−f(x2)∣<ϵ|f(x_1)-f(x_2)|<\epsilon∣f(x1)−f(x2)∣<ϵ。
- 通俗解释:
函数在区间内一致连续,则对任意给定的一个正数ϵ\epsilonϵ,总存在一个距离δ\deltaδ,对于区间内的任意两个数x1,x2x_1,x_2x1,x2,只要它们足够近∣x1−x2∣<δ|x_1-x_2|<\delta∣x1−x2∣<δ,则其对应的函数值也足够近∣f(x1)−f(x2)∣<ϵ|f(x_1)-f(x_2)|<\epsilon∣f(x1)−f(x2)∣<ϵ。
二、连续与一致连续
1、
一致连续性表示,不论在区间III中的任何部分,只要两个自变量的数值接近到一定程度,就能使它们对应的函数值达到所指定的接近程度。
2、一些例子:
- f(x)=xf(x)=xf(x)=x:令δ=ϵ\delta=\epsilonδ=ϵ时,f(x)f(x)f(x)在定义域上连续且一致连续。
- f(x)=xf(x)=\sqrt{x}f(x)=x:令δ=ϵ2\delta=\epsilon^2δ=ϵ2时,f(x)f(x)f(x)在定义域上连续且一致连续。
- f(x)=1/xf(x)=1/xf(x)=1/x:f(x)f(x)f(x)在(0,+∞)(0,+\infty)(0,+∞)内连续但不一致连续;f(x)f(x)f(x)在[a,+∞)[a,+\infty)[a,+∞)(其中,a>0其中,a>0其中,a>0)内连续且一致连续。
3、连续和一致连续的几何意义:
- 连续:图像可一笔画画完。
- 一致连续:图像可一笔画画完,且图像的变化速度不能太快/图像不能太陡峭。
f(x)连续⇒f(x)一致连续可导函数f(x):导数有界⇒一致连续f(x)连续\Rightarrow f(x)一致连续\\ 可导函数f(x):导数有界\Rightarrow一致连续 f(x)连续⇒f(x)一致连续可导函数f(x):导数有界⇒一致连续
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