连续性是函数的重要性态之一,它是与函数的极限密切相关的另一个基本概念.在实际问题中普遍存在连续性问题,例如,随着时间的连续变化,气温会连续地变化.从图形上看,函数的图像是连绵不断的.
一、 函数的连续性
1. 函数的增量
变量u由初值u1变到终值u2,终值u2与初值u1的差u2-u1称为u的增量,记为Δu,即Δu=u2-u1.说明Δu可正,可负,也可为零,这些取决于u1与u2的大小.x-x0称为自变量x在x0点的增量,记为Δx,即Δx=x-x0或x=x0+Δx,并且,x→x0 ?? Δx→0;相应的函数值差f(x)-f(x0)称为函数f(x)在x0点的增量,记为Δy,即Δy=f(x)-f(x0)=y-y0,亦即f(x)=f(x0)+Δy或y=y0+Δy,并有f(x)→f(x0) ?? f(x0+Δx)-f(x0)→0 ?? Δy→0.
2. 函数连续性的定义
定义141设函数y=f(x)在x0附近有定义,若limx→x0f(x)=f(x0),则称函数y=f(x)在点x0处连续.
例如,(1) 因为limx→2f(x)=limx→2(2x-1)=3=f(2) ,所以函数f(x)=2x-1在点x=2连续.
(2) 由于limx→0f(x)=limx→0xsin1x=0=f(0),所以函数f(x)=xsin1xx≠00x=0在点x=0处连续.
根据函数增量的概念:limx→x0f(x)=f(x0)可用limΔx→0Δy=0表示.由此,可得函数连续的另一种定义.
定义142设y=f(x)在x0附近有定义,若当Δx→0时,有Δy→0,即limΔx→0Δy=0,则称f(x)在x0点连续.注
意函数y=f(x)在点x0处连续,必须同时满足以下三个条件(通常称为三要素):
(1) 函数f(x)在点x0处有定义;
(2) 极限limx→x0f(x)存在;
(3) limx→x0f(x)=f(x0).定义143设函数f(x)在点x0点左附近(或右附近)有定义,若f(x0-0)=limx→x-0f(x)=f(x0)或f(x0+0)=limx→x+0f(x)=f(x0),则称函数y=f(x)在点x0处左(或右)连续.
定理141函数f(x)在点x0处连续的充要条件是函数f(x)在点x0处左连续且右连续,即limx→x0f(x)=f(x0) ?? f(x0-0)=f(x0+0)=f(x0).例141讨论函数f(x)=x+2x≥0x-2x