函數(shù)一致連續(xù)性的判定數(shù)學(xué)畢業(yè)論文

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1、 目 錄 1摘要 ……………………………………………………1 2 關(guān)鍵詞 ……………………………………………………1 3 基本概念與定理 …………………………………………1 4有限區(qū)間上一致連續(xù)函數(shù)的判定 ………………………1 5 無限區(qū)間上一致連續(xù)函數(shù)的判定 ………………………4 6 一致連續(xù)性的應(yīng)用 ……………………………………8 7參考文獻 ………………………………………………10 8英文摘要 …………………………………………………10 函數(shù)一致連續(xù)性的判定 摘要：函數(shù)在區(qū)間I上的一致連續(xù)

2、性與連續(xù)是兩個不同的概念,后者是一個局部性概念,前者具有整體性質(zhì),它刻畫了函數(shù)f(x)在區(qū)間I上變化的相對均勻性.本文總結(jié)了幾個判別函數(shù)一致連續(xù)性的方法，并給出了幾個簡單應(yīng)用. 關(guān)鍵詞：函數(shù)、連續(xù)、一致連續(xù)、收斂 引言 函數(shù)的一致連續(xù)是數(shù)學(xué)分析中的一個重要概念.連續(xù)是考察函數(shù)在一個點的性質(zhì)而一致連續(xù)是考察函數(shù)在一個區(qū)間的性質(zhì).一致連續(xù)比連續(xù)的條件要嚴格，在區(qū)間上一致連續(xù)的函數(shù)則一定連續(xù)，但連續(xù)的函數(shù)不一定一致連續(xù).因此本文總結(jié)了通過函數(shù)的連續(xù)性尋找一些函數(shù)一致連續(xù)的判別法. 1．基本概念與定理 定義（一致連續(xù)）：設(shè)函數(shù)在區(qū)間上有定義，若，當時，有，則稱函數(shù)在上一致連續(xù). 注：設(shè)函數(shù)

3、在區(qū)間上有定義，若，當時，有，則稱函數(shù)在區(qū)間上不一致連續(xù).（定理）：若函數(shù)在區(qū)間連續(xù)，則在區(qū)間上一連續(xù). 2.有限區(qū)間上一致連續(xù)函數(shù)的判定 定理1 函數(shù)在上一致連續(xù)的充要條件是函數(shù)在上連續(xù). 定理2 函數(shù)在上一致連續(xù)的充要條件是函數(shù)在上連續(xù)且，都存在. 證明 必要性，因為函數(shù)在上一致連續(xù)， 即，且，有，顯然函數(shù)在上連續(xù)，且，當時，當然，有. 根據(jù)柯西收斂準則，存在.同理可證，存在. 充分性,因為，都存在，分別設(shè)為和， 構(gòu)造函數(shù)： 顯然在上連續(xù)，由定理1可知：在上一致連續(xù)，從而在上一致連續(xù). 推論1函數(shù)在（）上一致連續(xù)的充要條件是函數(shù)在（）上連續(xù)，

4、且（）存在. 推論2若函數(shù)在有限區(qū)間上連續(xù)、單調(diào)、有界、則函數(shù)在上一致連續(xù). 定理3 設(shè)在區(qū)間（是有限區(qū)間或無窮區(qū)間）連續(xù)，則在內(nèi)閉一致連續(xù).即，在上一致連續(xù). 結(jié)論的正確性有定理直接可得.用此條件能解決很多關(guān)于函數(shù)性質(zhì)的證明題.其解題思路是把開區(qū)間上的問題轉(zhuǎn)化到閉區(qū)間上，從而利用定理. 定理4 若函數(shù)在及都一致連續(xù)，則在上一致連續(xù). 注：改為時，結(jié)論也成立. 證明 已知函數(shù)在與一致連續(xù)，即： ， 且 ，有； ， 且，有. 于是，有，，，且， 當：1）且，有； 2）且，有； 3）， 且，（，） 有 即函數(shù)在上一致連續(xù). 定理5 函數(shù)在上一致連續(xù)的充要條件是任給中

5、收斂數(shù)列，函數(shù)列也收斂. 證明 必要性，由于函數(shù)在上一致連續(xù)，故對于 當，且時，有 設(shè)是中任一收斂數(shù)列，由柯西條件對上述的時，，當時，有，故.所以，函數(shù)列也收斂. 充分性，假設(shè)在上不一致連續(xù)，即，對（?。?，，且， 而 且有界，故存在收斂子列. 由 （），故中相應(yīng)的子列也收斂，且與極限相同，因此數(shù)列也收斂于相同極限，于是數(shù)列也收斂. 故當足夠大時，與上述矛盾，假設(shè)不成立. 即函數(shù)在上一致連續(xù). 定理6 函數(shù)在上一致連續(xù)的充要條件是任給，時, . 證明 必要性 設(shè)函數(shù)在上一致連續(xù)，則 ，，當且時，.所以. 當，時. 充分性 設(shè)，當時，

6、 則,，使得當時有.所以函數(shù)在上一致連續(xù). 注：此命題提供了一個直觀觀察一致連續(xù)的辦法：在圖象上最陡的地方，若，則，一致連續(xù)；若在某處無限變陡，則非一致連續(xù). 3.無限區(qū)間上一致連續(xù)函數(shù)的判定 定理7若函數(shù)在（）上連續(xù)且， （，）都存在，則函數(shù)在（）上一致連續(xù). 證明 已知存在，根據(jù)柯西收斂準則， 有，，，有； 又已知函數(shù)在閉區(qū)間連續(xù)，則函數(shù)在上一致連續(xù)，即對上述的，，（使），且，有. 于是，且（使），有 即函數(shù)在上一致連續(xù). 推論3 若函數(shù)在（）上連續(xù)，且（）存在，則函數(shù)在（）上一致連續(xù). 推論4 若函數(shù)在上連續(xù)且，都存在，則函數(shù)在上一致連續(xù). 定理8 定義在上的連續(xù)函

7、數(shù)，若當時，有水平漸近線，則在上一致連續(xù). 證明 由于有水平漸近線知：存在，根據(jù)柯西收斂準則： ，，當時，有 . 因在上連續(xù)，所以在上連續(xù)，從而在上一致連續(xù)，對如上的，，當且時，有 現(xiàn),只要,若.則.若,則.若分別屬于與,則,, 故 綜上所述，在上一致連續(xù). 注： 此定理的結(jié)論可推廣到無窮區(qū)間或上. 定理9 定義在上的線性函數(shù) 必在內(nèi)一致連續(xù). 證明 ，，要使， 只要，取，當時，有 故 在內(nèi)一致連續(xù). 定理10設(shè)在上連續(xù)，若當時，以直線為斜漸近線，則在上一致連續(xù). 證明 設(shè)，則由已知可得：在上連續(xù).因以直線為斜漸近線，所以即由定理8可知:在上一致

8、連續(xù). 又由定理9知：在上一致連續(xù).故在上一致連續(xù). 注：此定理的結(jié)論也可推廣到無窮區(qū)間或上. 推論5 若函數(shù)在上連續(xù)且曲線：存在不垂直于軸的漸近線，則函數(shù)在上一致連續(xù). 定理11 若函數(shù)在區(qū)間（可開，可半開，可有限或無限）可導(dǎo)，且在有界，則函數(shù)在上一致連續(xù). 證明 設(shè)， （），，，當時，根據(jù)微分中值定理，存在點介于與之間，使得： 即在上一致連續(xù). 定理12 若函數(shù)與在區(qū)間可導(dǎo)，且， 則：當在上一致連續(xù)時，在上一致連續(xù). 證明 已知在一致連續(xù)，即，，， 當時，有： 根據(jù)柯西中值定理，存在介于與之間，使得： 所以即 在上也一致連

9、續(xù). 定理13設(shè)函數(shù)為區(qū)間上連續(xù)的周期函數(shù)，則在上一致連續(xù). 證明 設(shè)為的周期，則在區(qū)間上一致連續(xù)，即： 對，，，只要，就有： 現(xiàn)取，滿足， 則必存在整數(shù)，使得：，，且 故 ，于是 故 即在上一致連續(xù). 定理14 設(shè)，均在上連續(xù)，存在，且，則在上一致連續(xù). 證明 對于，因為，所以由函數(shù)極限定義可知： ，當時，有 又因為存在，設(shè)，所以由函數(shù)極限定義可知： ，當時，有. 所以取 ，當時， 有 且

10、 取，因為在上連續(xù)，所以在上一致連續(xù). 在上，，（使），對于，只要 就有 所以在上一致連續(xù). 故在上一致連續(xù). 定理15設(shè)在上連續(xù)，在上一致連續(xù)，且，則在上一致連續(xù). 證明 對于任意的，因為，所以，當時，就有. 又因為在上連續(xù)，所以在上連續(xù)，故在上一致連續(xù). 又因為在上一致連續(xù)，所以在上一致連續(xù). 故（使），對于，只要，就有 所以對于，只要，就有 所以在上一致連續(xù). 所以在上一致連續(xù). 4一致連續(xù)性的應(yīng)用 利用一致連續(xù)性定義或判斷函數(shù)一致連續(xù)性的定理來判斷某函數(shù)的一致連續(xù)性. 例1 證明：函數(shù)在一致連

11、續(xù). 證明 要使不等式成立. 從不等式，解得. 取.于是有，即函數(shù)在一致連續(xù). 例2 證明= 在 上非一致連續(xù). 證明1　 有 . 所以=在上非一致連續(xù). 證明2　取 , 且 . 但 . 所以= 在 上非一致連續(xù). 例3 判斷的一致連續(xù)性. 解：因為 不存在, 所以=在 內(nèi)不一致連續(xù). 例4 設(shè)函數(shù)只有可去間斷點，定義，證明：為連續(xù)函數(shù)． 證明：設(shè)函數(shù)的定義域為區(qū)間，則在上處處有定義. 由于，于是，使得，有,當,在上述不等式中令，由于函數(shù)只有可去間斷點，因此存在，即有.于是使得有即表明在連續(xù)由的任意性，為連續(xù)函數(shù). 例5 證明： 在 上一致連續(xù),而在

12、 上非一致連續(xù). 證明　　 且. 所以 在 上一致連續(xù). .所以= 在 上非一致連續(xù). 此題根據(jù)連續(xù)函數(shù)導(dǎo)數(shù)的有界性來判定函數(shù)的一致連續(xù)性.此方法快捷方便，實際應(yīng)用很廣泛. 結(jié)論 判斷函數(shù)一致連續(xù)性的方法是多種多樣的,只要我們靈活多變,就能做到事半功倍.所以我們要熟練掌握一致連續(xù)性的幾種判定定理.即前述的幾個充要條件,充分條件.這樣對于解決一致連續(xù)性的問題才會游刃有余. 參考文獻 [1]呂通慶 一致連續(xù)與一致收斂. 北京:人民教育出版社，1981． [2]復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)系 數(shù)學(xué)分析. 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2002. [3]裴禮文 數(shù)學(xué)分析中的典型問題與方法 .

13、 北京: 高等教育出版社,2006. [4]毛羽輝 數(shù)學(xué)分析選論. 北京:科學(xué)出版社，2003. [5]冉凱.關(guān)于函數(shù)一致連續(xù)性證明的幾個方法.西安聯(lián)合大學(xué)學(xué)報，2002. [6]李惜雯 數(shù)學(xué)分析（一元函數(shù)部分）要點與解題.西安：西安交通大學(xué)出版社，2006. Determination of the same continuous function Inner Mongolia Normal University mathematics scientific institute 07 level of Mongolian classes Abstract: T

14、his article has given several criterion function uniform continuity method. The function uniform continuity is in a mathematical analysis important concept, is the recognition difficulty. The function in the sector uniform continuity with is two entirely different concepts continuously, the latter i

15、s a topicality concept, the former has the bulk properties, it has portrayed the function the relative homogeneity which changes in the sector. This article seeks the uniformly continuous function through continuous functions nature the decision method Key words: Continuously, identically continuously, restraining 11