如何构造只在一点连续的函数呢

更新时间:01-24 教程 由 淡昧 分享

其实这样的函数非常多,借助狄利克雷函数,我们可以方便地构造出很多例子,首先来介绍一下狄利克雷函数:
这个函数是一个所有点都不连续的函数,这点我们可以利用连续性的定义来知道。函数在一个点x=a处连续的意思是指,
可以想象,不管a取什么值,那么在它的左侧和右侧的任何小邻域中,都会包含无限多个有理数和无理数,而有理数处和无理数处函数取值又是不一样的,因此左极限和右极限都不存在,所以这一点也就不可能是连续的。

狄利克雷函数是最典型的一个处处不连续的函数,也因为这一奇怪的性质,被人们称为病态函数。利用狄利克雷函数,我们可以构造只在一点连续的函数,只需要将x为有理数时的取值改造一下便可这样一来,这个函数就在x=0处时是连续的,而在任何其它点都是断开的。我们来证明一下,首先来证明在x=0处连续。

很明显:f(0)=0,接下来来看0点的左右极限:

函数值等于极限值,因此在x=0处是连续的。

再看其它的点x=a处,因为刚才我们已经看到了狄利克雷函数,这个证明方法几乎是一样的。a取任何非零值的时候,在它的左右任意小的领域内都含有无数多的有理数和无理数,这就使得它左右极限不存在,因而是断开的。

有了这个例子,我们就可以构造出很多只在0这一点连续的函数。只要将x为有理数时的取值改成任意一个在零点时连续,并且其它点不等于常数0的函数就可以了。即
顺便提一句,上面这个函数不只是只在一点连续,它甚至是只在一点可导。

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