【摘要】:一、连续函数的概念在自然界中有许多现象都是连续不断地变化的,如,气温随着时间的变化而连续变化;金属轴的长度随气温有极微小的改变也是连续变化的等.这些现象反映在数量关系上就是我们所说的连续性.函数的连续性反映在几何上可以看作一条不间断的曲线;下面给出连续函数的概念.(一)函数的增量增量的定义,简单说,就是变化后的量减去变化前的量.例如:早晨t1=8时,温度T1=2℃,中午t2=14时,温度T2=12
一、连续函数的概念
在自然界中有许多现象都是连续不断地变化的,如,气温随着时间的变化而连续变化;金属轴的长度随气温有极微小的改变也是连续变化的等.这些现象反映在数量关系上就是我们所说的连续性.函数的连续性反映在几何上可以看作一条不间断的曲线;下面给出连续函数的概念.
(一)函数的增量
增量的定义,简单说,就是变化后的量减去变化前的量.
例如:早晨t1=8时,温度T1=2℃,中午t2=14时,温度T2=12℃,则时间的增量为Δt=14-8=6时,温度的增量为ΔT=12-2=10℃,增量可正可负.
定义1 对y=f(x),若自变量从初值x0变为终值x时,差值Δx=x-x0称为自变量x的增量(通常称为改变量),记为Δx,相应的函数y的增量

(二)函数的连续性
定义2 一设函数y=f(x)在x0的某一个邻域U(x0,δ)内有定义,当自变量x在x0点有一个增量(改变量)Δx时,相应的函数y的增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0),当Δx趋近0时,Δy也趋近于0,即:

则称函数f(x)在点x0处连续.
由于Δx=x-x0,x=x0+Δx 所以,Δx→0,x→x0,所以

由此,可以得出连续的第二定义.
定义3 二设函数y=f(x)在x0的某一个邻域U(x0,δ)内有定义,若

则称函数f(x)在点x0处连续.
由定义3可知,一个函数f(x)在点x0连续必须满足下列3个条件(通常称为三要素):
(1)函数y=f(x)在x0的一个邻域有定义,即有确定的函数值;

注意:(1)函数y=f(x)在x0点有极限并不要求其在x0点有定义,而函数y=f(x)在点x=x0连续,则要求其在x0点本身和它的邻域内有定义.
(2)如果3个条件有一个不满足,则函数f(x)在x0点不连续.

或

则称函数y=f(x)在点x0处左(右)连续.

定义5 若函数f(x)在开区间(a,b)内每一点都连续,则称函数f(x)在开区间(a,b)内连续.若函数f(x)在开区间(a,b)内连续,且在点a右连续,在点b左连续,则称函数f(x)在闭区间[a,b]上连续.
若函数f(x)在它的定义域内每一点都连续,则称f(x)为连续函数.

注意:对于讨论分段函数f(x)在分段点x=a处连续性问题,如果函数f(x)在x=a左右两边的表达式相同,则直接计算函数f(x)在x=a处的极限,如例2;如果函数f(x)在x=a左右两边的表达式不相同,则要分别计算函数f(x)在x=a处的左、右极限,再确定函数f(x)在x=a处的极限,如例1、例3.
二、连续函数的运算性质
设函数f(x)与g(x)在x0处连续,则

(1)f(x)±g(x),f(x)·g(x)在x0处连续;根据函数连续的定义及函数的和差积商的极限运算法则,可给出上述定理的证明.

即函数f(x)g(x)在x0处连续.
其他情形请读者作为练习自行完成.
三、初等函数的连续性
定理2 若函数u=φ(x)在x0处连续,u0=φ(x0),函数y=f(u)在u0处连续,则复合函数y=f(φ(x))在x0处连续.
如u=sinx在x=1处连续,y=u2在sin1处连续,则复合函数y=(sinx)2在x=1处连续.
定理3 若函数y=f(x)在某区间上严格单调且连续,则其反函数y=f-1(x)在相应的区间上也严格单调且连续.
由以上可得出结论:基本初等函数、初等函数在其定义区间内连续.

四、间断点(www.chuimin.cn)
定义6 若函数f(x)在点x0处不连续,则称点x0是函数f(x)一个间断点或不连续点.

下面以具体的例子说明函数间断点的类型.
1.f(x)在点x0无定义.


图1.14

图1.15
这种类型的间断点称为跳跃间断点.

一般情况下,函数f(x)的间断点x0分为两类:若f(x)在x0的左、右极限都存在,则称x0为f(x)第一类间断点,在第一类间断点中,若f(x)在x0的左、右极限相等,则x0为可去间断点;若f(x)在x0的左、右极限不相等,则x0为跳跃间断点.不是第一类间断点的间断点,称为第二类间断点.如无穷间断点、振荡间断点.

*五、闭区间上连续函数的性质
定理4(最值性) 若函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,则f(x)在闭区间[a,b]上可同时取得最大值与最小值.

定理5(零点定理) 若函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,且f(a)·f(b)<0,则在(a,b)内至少存在一点ξ,使得f(ξ)=0.
定理6(介值定理) 若函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,且f(a)≠f(b),c为介于f(a)与f(b)的任意数,则在(a,b)内至少存在一点ξ,使得f(ξ)= C.
由定理6与定理8知,对于在闭区间[a,b]上连续函数f(x),可取得介于其在闭区间[a,b]上的最大值与最小值之间的任意一个数.
*【例题12】 证明方程x-2sinx=1至少有一个根.
证明:设f(x)=x-2sinx-1,因为f(x)为初等函数,在其定义区间(-∞,+∞)内连续,所以,f(x)在[0,3]上连续.又f(0)=-1<0,f(3)=3-2sin3-1>0,根据零点定理,在(0,3)内至少存在一个ξ,使得f(ξ)=0,即方程x-2sinx=1至少有一个根.
习题1.8
1.求下列函数的间断点.

复习题一
一、填空题

二、选择题


5.当x→0,ex-1是x的( ).
A.高阶无穷小 B.低阶无穷小 C.同阶无穷小 D.等价无穷小
三、计算题
1.分解下列复合函数.
(1)y=(1+2x)2; (2)y=sin(2x+3);
(3)y=e4x+1; (4)y=sin2(2x+1).
2.求极限.

四、应用题



微积分发展简史(一)
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