摘要:函数一致连续是连续的特殊情况,也是学习的难点。另外函数在一点连续,那么和、差、积、商也连续。函数一致连续它的和差积商是否是一致连续?本文对函数连续概念与已知连续概念进行探讨,也研究了一致连续函数的和差积商的一些性质。
关键词:一致连续;定义;性质
【中图分类号】G642
一致连续概念与性质是数学分析中的难点,初学者不易掌握,而且有困惑有疑问,为什么要学习一致连续?一致连续与连续的联系与区别是什么?等等,所以有必要对一致连续进行研究。
一、一致连续与连续的定义
定义1 (通用的 ), 有
则称 在区间 一致连续.
定义2 , 有
则称 在点 处连续,若 在区间 上每一点都连续.,称 在 连续.
注:(1)由定义可知,一致连续必连续,反之,连续不一定一致连续.所以一致连续是连续在条件将强下的特殊.
(2)连续是局部概念,而一致连续是整体概念,若函数 在区间 的每一点都有相应的正数 (假设 固定), 连续.进一步,若无限多个正数 ,存在一个最小,则 在 一致连续.若 不存在最小, 在 非一致连续.
(3)连续定义中, 不仅与 有关,而且与点的位置也有关.但是,一致连续定义 只与 有关,而与点的位置无关.
(4)一致连续的几何解释: ,对于函数 ,求在 下相应的 ,作一长为 ,直径为 的圆柱形套管,套在 上,保持圆柱形套管母线与 轴平行移动,则圆柱形可毫无阻碍地通过曲线 .
二、一致连续的性质
性质1(Cantor定理) 若函数 在闭区间 连续,则 在 一致连续.
性质2 在有限开区间 一致连续的充要条件是 在 连续,且 及 存在(有限).
证明:(必要性)已知 当 , 时,有
,故 , , 时,有
据Canchy准则,知 存在(有限),同理 .
(充分性)补充定义 , ,则 在 连续,由Cantor定理, 在 一致连续.
例1 , 在 一致连续.
解:据性质2,函数显然在 一致连续.
性质3 若函数 与 在区间 一致连续,则函数 在区间 一致连续. 证明略.
性质4 若函数 与 在区间 一致连续,且有界,则函数 在区间 一致连续.
证明:由 , 有界,从而存在 , ,使 , .因为 , 在区间 一致连续,据一致连续定义,则 , ,使 ,且 , 时,有
, ,令 ,则 ,且 时,
. 命题得证
注:两个一致连续函数的商不一定一致连续.
反例,由例1可知, , 在 一致连续,但 在 非一致连续.
性质5 函数 在 上一致连续,又在 上一致连续, ,则 在 上一致连续.
证明:由 在 一致连续, ,使当 ,且 时,有 ①
同理, 在 上一致连续,对上述 存在 ,使当 且 时,有 ②
令 ,则对 当 且 时,
(1)若 ,由①式有 .
(2)若 ,由②式有 .
(3)若 , 时,则 ,
所以, + . 命题得证.
例2 证明函数 在 上一致连续.
证明:先证 在 上一致连续.设 ,且
.
,取 ,当 且 时,有
,即证明 在 上一致连续.
由于 在 上连续,由性质1,从而在 一致连续.
再由性质5, 在 上一致连续.
参考文献:
[1]刘玉琏 等编.数学分析讲义.高等教育出版社,1966.3
[2]陈传璋 等编 数学分析.高等教育出版社,1978.5
[3]孙涛. 数学分析经典习题解析,高等教育出版社 2004.4
[4]裴礼文. 数学分析中的典型问题与方法,高等教育出版社1993.5