312 字
2 分钟
1.9 闭区间上连续函数的性质

§1.9\S 1.9 闭区间上连续函数的性质#

定理1(最值定理)#

f(x)f(x)[a,b][a,b] 上连续,则 f(x)f(x)[a,b][a,b] 上有最大值MM,最小值mm

推论:f(x)f(x)[a,b][a,b] 上连续 f(x)\Rightarrow f(x) 有界

定理2(介值定理)#

f(x)f(x)[a,b][a,b] 上连续,则 μ(f(a),f(b))ξ(a,b)\forall \mu \in (f(a),f(b))\quad \exists \xi \in (a,b) 使得 f(ξ)=μf(\xi)=\mu

推论1. xf(x)[m,M]\exists x\quad f(x)\in [m,M]

推论2(零点定理) f(x)f(x)[a,b][a,b] 上连续,f(a)f(b)<0x0(a,b)f(x0)=0f(a)f(b)\lt 0 \Rightarrow x_0 \in (a,b)\quad f(x_0)=0

例题#

  1. 证明:x3x1=0x^3-x-1=0(1,2)(1,2) 内至少有一实根

    证:f(x)=x3x1f(x)=x^3-x-1f(1)=1<0f(1)=-1\lt 0f(2)=5>0f(2)=5\gt 0f(1)f(2)<0f(1)f(2)\lt 0

    由推论2得知,x0(1,2)f(x0)=0\exists x_0\in(1,2)\quad f(x_0)=0

  2. 证明x=asinx+b(a>0,b>0)x=a\sin x+b\quad(a\gt 0,b\gt 0) 至少有一根不超过a+ba+b

    证:f(x)=xasinxbf(x)=x-a\sin x-bR\mathbb{R} 上连续

    f(a+b)=a+basin(a+b)b=a(1sina+b)0f(a+b)=a+b-a\sin(a+b)-b=a(1-\sin a+b)\ge 0

    f(a+b)=0f(a+b)=0,则x=a+bx=a+b是一根

    f(a+b)>0f(0)=b0x0(0,a+b)f(x0)=0f(a+b)\gt 0 \quad f(0)=-b\le 0\Rightarrow \exists x_0\in(0,a+b)\quad f(x_0)=0

定理3(一致连续)#

f(x)f(x)II 有定义,ϵ>0δ>0x1,x2Ix1x2<δ\forall \epsilon \gt 0 \quad \delta \gt 0 \quad \forall x_1,x_2\in I\quad |x_1-x_2|\lt \delta,则 f(x1)f(x2)<ϵ|f(x_1)-f(x_2)|\lt \epsilon

  • f(x)f(x)II上一致连续 f(x)\Rightarrow f(x)II 上连续
  1. 证明f(x)=1xf(x)=\dfrac{1}{x}:<整理时不记得思路了,不确定这个过程对不对>
  1. [a,1][a,1] 上一致连续( a>0a \gt 0

证:ϵ>0δ=a2ϵx1x2<δ\forall \epsilon \gt 0\quad \exists \delta =a^2\epsilon \quad |x_1-x_2|\lt \delta

\begin{align*} |f(x_1)-f(x_2)|&=\dfrac{|x_1-x_2|}{x_1x_2}\lt \dfrac{\delta}{a^2}=\epsilon \ a&\le x_1x_2\le 1\ &x_1x_2\ge a^2 \end{align*}

2. 在 $(0,1)$ 上非一致连续 证:$\exists \epsilon_0=\dfrac{1}{2}\gt 0\quad \delta \gt 0 \quad \exists x_1(\dfrac{1}{n}),x_2(\dfrac{1}{n+1})\in I$,当 $|x_1-x_2|\lt \delta$ $|f(x_1)-f(x_2)|\ge \epsilon_0$,$|n-(n+1)|=1\gt \dfrac{1}{2}$

定理4#

f(x)f(x)[a,b][a,b] 上连续 f(x)\Rightarrow f(x)(a,b)(a,b) 上一致连续

1.9 闭区间上连续函数的性质
https://gitee.com/jason_ren/advanced-math-note
作者
Jason Ren
发布于
2025-12-03
许可协议
CC BY-SA 4.0

部分信息可能已经过时

封面
Music
Artist
封面
Music
Artist
0:00 / 0:00