達布連續函式

達布連續函式

達布連續函式(Darboux continuous function)是一種具有介值性的函式,即具有下列性質的函式:介於任意兩個函式值之間的任意數都是該函式的函式值,這個性質又稱函式的介值性。即:對於區間I及函式f∶I→R,若對任意x₁,x₂∈I及f(x₁)與f(x₂)之間的任何k,存在x₁與x₂之間的x0,使f(x0)=k,則稱f在I上達布連續。

基本介紹

定義 所謂函式f在[a,b]上具有介值性,是指任意x₁,x₂∈[a,b],y是介於f(x₁)與f(x₂)之間的任意一個數,則總有x₃介於x₁與x₂之間,使y=f(x₃).這時我們稱f在[a,b]上是Darboux函式,簡稱D函式,記為f∈D。

所謂函式f具有無窮介值性,記為f∈D*是指上述定義中,有無窮多個x₃,介於x₁與x₂之間,使y=f(x₃)。

所謂函式f具有c介值性,記為f∈D**是指上述定義中,有c個x₃,介於x₁與x₂之間,使y=f(x₃),其中c為連續統之勢。

達布連續函式 達布連續函式
達布連續函式 達布連續函式

因為連續函式具有介值性,故有關係 ,具有c介值性必有無窮介值性更有介值性,因此 。

【例1】 連續函式有介值性,但有介值性函式未必連續。如函式

達布連續函式 達布連續函式

具有介值性,但在0點不連續,(o,1]中沒有無窮介值性,更無c介值性。

設P為[0,1]中Cantor集,{(a,b)}為P的接鄰區間全體,f與g為:

達布連續函式 達布連續函式
達布連續函式 達布連續函式
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則f∈D,但 。而f,g在P上都是不連續的。

達布連續函式的性質

1.由介值定理,定義在區間上的連續函式必是達布連續的,但反之不一定成立。

例如,由f(x)=sin(1/x)(x≠0)與f(0)=0定義在[-1,1]上的函式f達布連續,但在x=0處不連續。

2.f:[a,b]→R達布連續的充分必要條件是f把[a,b]的任何閉子區間映為區間或一個點。

3.達布連續函式的複合是達布連續的,因此,f(x)達布連續時,|f(x)|,f(x),cf(x) (c∈R),1/f(x) (f(x)≠0)也達布連續。

4.對於單調函式而言,達布連續與連續是等價的。

5.若f:R→R,且f在每個x∈R處的左、右極限存在,則f達布連續若且唯若f連續。

6.達布連續函式之和不一定達布連續。

7.達布連續函式列的一致極限不一定達布連續。

8.達布連續函式沒有第一類間斷點。

9.一個函式的導函式必達布連續(達布定理)。

10.任何函式f∶R→R是兩個達布連續函式之差。

歷史上有些數學家曾以為介值性與連續性是等價的,達布((J.-)G.Darboux)澄清了這兩個概念的差別。

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