1.
多项式函数
。
有理函数
,
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三角函数 ![]()
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2.定理 区间上严格单调函数,如果值域为一区间,则函数连续。(见上图)
本定理可看成Bolzano-Cauchy第二定理之逆:连
续函数可以取到一切中间值,反之不对,看例子

它可取一切中间值,却不连续。 但如加上严格单调条件,就成立了。
定理的证明 不妨设
在区间
严格上升,若
在
不连续,
则
中必有一严格不等号成立,比如
,则值域包含在
中,就不是一个区间了。
下面定理给出反函数的连续性。
定理 设
,严格上升,记
,
(
可能为
)
则 (1) 在
上存在反函数
;
(2)
在
上严格上升;
(3)

。
实际上
和
表示是同一条曲线,单调性和连续性都是这条曲线的固有性质,这定理结果是再也自然不过的事实。
证 (1)因
严格上升,反函数一定存在,需要证
的定义域恰为
。
,由上、下确界定义,
, 使得
。在
或
上应用Bolzano-Cauchy第二定理,
或
,使得
,由
的任意性,得到
为
的值域,即
为
的定义域。
(2) 设
,
, 要证
,若
,由反函数定义及
的严格上升,得
, 矛盾,所以
严格上升。
(3)
在
严格上升,值域为
,由定理1知
。
注 若
严格上升,令
, 则结论中
改为
仍成立,对严格下降函数也有同样结论。
由此可得 ![]()
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。
3. 指数函数
、对数函数
和幂函数
连续性
引理 设
为正整数,则
, 使
。由此我们可以定义
。
证 在区间
上考虑函数
, 且
。
Bolzano-Cauchy第二定理给出
,使
。
如果
,即
,
,由函数
严格单调,推出
,即唯一性。
定义 若
(
正整数,互素)为正有理数,
。 若
为负有理数,
,定义
。 若
为无理数,定义
。
这里需说明
存在:当
为有理数时,
是单调上升的,即
时,
,
,所以
存在。
最后无论
为有理数还是无理数,都有
。
命题
严格上升,在
上连续。
证 设
,
有理数
,使得
, 由此
。
,
,
, 使得
,取
有理数,使得
,
, 则
,
,
, 所以
。
指数函数还有性质
。
命题 对数函数
。
证
在
上严格上升,连续,其值域为
,所以其反函数
在
也严格上升,连续。
命题 幂函数
。
证 它是指数函数
和对数函数
的复合函数,每个函数都连续,它们的复合也连续。
结论 一切初等函数都在其定义域上是连续的。
求极限的指数法则 若
,
,则
。
证 如果
在
点连续,且
,则
在
点连续,补充定义
,
,则
。
上述极限过程当
时仍成立,只要利用变换
就行了,例如:
中我们注意到
,很容易得到它趋向于
,当
时。
连续
与
可交换:
;
。