证明连续性

作者&投稿:紫戴 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
如何证明函数的连续性?~

定理(反函数的连续性) 若函数f(x)在闭区间[a,b]上严格递增(递减)且连续,则反函数x=f-1(y)。在[f(a),f(b)]([f(b),f(a)])上严格递增(递减)且连续。


证: x=f-1(y)严格单调性前面已经证明,下面来证明连续,不妨设f(x)在[a,b]上严格递增,
则f([a,b])=[f(a),f(b)]于是x=f-1(y)的定义域是[f(a),f(b)]

设y0∈(f(a),f(b)),且x0=f-1(y0),则x0∈(a,b),y0=f(x0),任给ε>0,若要|f-1(y)-f-1(y0)|<ε,有|x-x0|<ε即x0-ε<x<x0+ε,设y1=f(x0-ε),y2=f(x0+ε),由f(x)严格递增,只要f(x0-ε)<f(x)<f(x0+ε),即y1<y<y2,取δ=min{y2-y0,y0-y1}。当|y-y0|<δ时,有y0-δ<y<y0+δ,由δ≤y2-y0且δ≤y0-y1,则y0+δ≤y2且y1≤y0-δ,因此,y0-δ<y<y0+δ时,有y1<y<y2,有|f-1(y)-f-1(y0)|<ε,所以x=f-1(y)在点y0处连续。?应用左、右连续定义,同样可证x=f-1(y)在f(a),f(b)处的连续性。

lim(x→0+)F(X)=-2
lim(x→0-)F(X)=3
lim(x→0+)F(X)≠lim(x→0-)F(X)
所以函数F(X),X=0处不连续

第二个问题就是证明,对于任意n,在F(X)的任意点可导。
首先对于任意的n,任意的X
F(X)=lim(x→X+)F(X)=lim(x→X-)F(X)=X^n,
可知道,F(X)在X处连续,

f`(X)|X→X+=nX^(n-1)
f`(X)|X→X-=nX^(n-1)
f`(X)|X→X+ = f`(X)|X→X-
所以 F(X)在X处可导
所以得证

题目的意思,我理解的是正确的,只是……万恶的教材啊,
是不是LZ教材里没学过f(x)=x^n的导数是什么呢?
所以题中的意思指不过就是让你先证明一遍
f`(X)=nX^(n-1),然后再按我这么证明而已。

关于这个导数的证明,因为符号不好打的关系,我用C(i,j)表示组合数
Á(h) = ((a+h)^n - a^n) /h(h是一个任意小的正数)
=(a^n+c(n,1)a^(n-1)h+^...+c(n,n-1)ah^(n-1)+h^n-a^n)/h
=c(n,1)a^(n-1)h/h(此处舍去了h^2以上的小量)
=na^(n-1)
f`(X)=nX^(n-1),就是这么证明出来的。
LZ明白了吧

关于第三个问题
请问LZ,下面的这个式子是怎么来的?
lim(Δx->0) ((x+Δx)^n-x^n)/Δx
=lim(Δx->0) (nΔx·x^(n-1)+ A )/Δx
只不过换了个表示的字母而已,其他的和我说的方法本质是一样的吧。
在数学里,无穷小的整式就可以被看作是0. 就是这么简单的道理。
如果LZ非要说这个是两种方法的话,应该是用哪种都对

F-(0)=F(0)=-2
F+(0)=3!=F-(0)
所以不连续

两种方法在本质上是一样的,只是采用的变化量不一样
((a+h)^n - a^n) /h
=(a^n+nha^(n-1)-a^n+A)/h
=na^(n-1)+A/h
A是a的高阶无穷小,所以A/h=0

f'(x)=lim(Δx->0) (f(x+Δx)-f(x))/Δx =lim(Δx->0) (nΔx·x^(n-1)+ A )/Δx
下面分析为什么要舍去h^2以上的小量,由极限的加减运算性质得到上式等于lim(Δx->0)[nΔx·x^(n-1)]/Δx+lim(Δx->0)A/Δx,这样只需证明lim(Δx->0)A/Δx=0就行了,A表示的有若干项,考虑其中任意一项A1,lim(Δx->0)A1/Δx,由于都是二阶的无穷的小量除以Δx后,还至少剩一个Δx,若干个无穷小量的积仍是无穷的小量,lim(Δx->0)A1/Δx=lim(Δx->0)Δx*C,[Δx也表示非一个无穷的小量]=lim(Δx->0)C*lim(Δx->0)Δx=C*0=0,这里用到了无穷小量的 极限是0,


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