09第九節函式的連續性與間斷點

2022-10-10 13:12:05 字數 2014 閱讀 4310

客觀世界的許多現象和事物不僅是運動變化的,而且其運動變化的過程往往是連綿不斷的,比如日月行空、歲月流逝、植物生長、物種變化等,這些連綿不斷發展變化的事物在量的方面的反映就是函式的連續性. 本節將要引入的連續函式就是刻畫變數連續變化的數學模型.

16、17世紀微積分的醞釀和產生,直接肇始於對物體的連續運動的研究. 例如伽利略所研究的自由落體運動等都是連續變化的量. 但直到19世紀以前,數學家們對連續變數的研究仍停留在幾何直觀的層面上,即把能一筆畫成的曲線所對應的函式稱為連續函式.

19世紀中葉,在柯西等數學家建立起嚴格的極限理論之後,才對連續函式作出了嚴格的數學表述.

連續函式不僅是微積分的研究物件,而且微積分中的主要概念、定理、公式法則等,往往都要求函式具有連續性.

本節和下一節將以極限為基礎,介紹連續函式的概念、連續函式的運算及連續函式的一些性質.

分布圖示

★ 函式的連續性例1例2

★ 左右連續例3例4

★ 例5

★ 連續函式與連續區間 ★ 例6

★ 函式的間斷點例7例8

★ 例9例10例11

★ 例12例13

★ 內容小結課堂練習

★ 習題 1- 9

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內容要點

一、函式的連續性:函式的增量連續性的三種定義形式

二、左右連續

定理1 函式在處連續的充要條件是函式在處既左連續又右連續.

三、連續函式與連續區間

四、函式的間斷點:第一類間斷點跳躍間斷點可去間斷點;第二類間斷點無窮間斷點振盪間斷點;

例題選講

函式的連續性

例1 (e01) 試證函式在處連續.

證又由定義2知,函式在處連續.

例2 設是定義於[a, b]上的單調增加函式,如果存在, 試證明函式在點處連續.

證設由於單調增加,則

當時,當時,由此可見,即因此在連續.

左右連續

例3 討論函式在和處的連續性.

解如圖所示(圖示見系統),

因為,所以但是

故在處不連續.

在處:因為,所以不存在,在處不連續.

例4 (e02) 已知函式

在點處連續,求的值.

解因為點處連續,則即

例 5設為使在處連續,與應如何取值?

解因為為使在處連續,只要

而要使存在,須即得代入

即當時,在連續.

連續函式與連續區間

例6(e03) 證明函式在區間內連續.

證 當時,即函式對任意都是連續的.

函式間斷點

例7 (e04) 討論在處的連續性.(圖示見系統)

解因為右連續但不左連續,故函式在點處不連續.

例8 討論函式在處的連續性.(幾何演示見系統)

解為函式的跳躍間斷點.

例9(e05) 討論函式在處的連續性.(幾何演示見系統)

解為函式的可去間斷點.

例10(1) (e06) 討論函式

在處的連續性.

解為函式的第二類間斷點(無窮間斷點).

例10(2) (e07) 討論函式在處的連續性.

解在處沒有定義,且不存在. 為第二類間斷點.

例11 取何值時, 在處連續.

解要使必須故當且僅當時,函式在處連續.

注:乙個函式的間斷點也可能有無窮多個. 例如,狄利克雷函式

在定義域內每一點處都間斷,且都是第二類間斷點.

例12 設求的間斷點,並判別出它們的型別.

解的定義域為且在中都是初等函式,因而的間斷點只可能在處.

由於因此是的第二類間斷點(無窮間斷點);由於且在處無定義,因此是的可去間斷點;又

因此是的連續點.

例13(e08) 研究在處的連續性.

解當且僅當時,在處連續.

因為而所以,當且即時,在處連續,當或時,

在處間斷.

課堂練習

1. 若在連續, 則在是否連續 ?又若在連續,在是否連續?

2. 試確定a, b的值, 使

(1) 有無窮間斷點; (2) 有可去間斷點.

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