logo
Otvety_matan_Pochti_vsyo

24) Критерий непрерывности монотонной функции (Теорема)

Теорема: Для того чтобы монотонная функция f(x) определённая на отрезке [a;b] была непрерывна на этом отрезке, необходимо и достаточно чтобы множество значений функции заполняло целиком отрезок [f(a);f(b)] или [f(b);f(a)].

Лемма(**): Для монотонно возрастающей на отрезке функции, существует

Аналогично существует

Доказательство теоремы (критерия):

1)=> (необходимость) Пусть функция f(x) монотонно взрастает, тогда из

Следствие №2: Пусть функция f(x) непрерывна на отрезке [a;b], и m=inf(f(x)), и M=sup(f(x)), тогда множество всех значений этой функции принадлежит отрезку [m;M].

f(x)-непрерывна

m=inf(f(x)) => [m,M] и f(x)-возраст. => [f(a);f(b)] ч.т.д.

M=sup(f(x))

2)<= (достаточность) Предположим противное: Пусть f(x) не непрерывна и разрывна в точке x0, так как функция монотонна и рассматриваем на отрезке, то разрыв она может иметь только 1 рода =>

В озьмём предел справа: lim(f(x))>f(x) x>x0f(x)≤f(x0) x≤x0

xx0+0⇒f(x)≥f(x0) x≥x0

Полемме: lim(f(x))=inf(f(x)) x0 [a;b) f(x0)<lim(f(x))≤f(x) приx>x0

x→x0+0 (x0;b] x→x0+0

Это означает, что не существует значения между f(x0) и lim(f(x)), но по условию мы должны x→x0+0

заполнять весь отрезок => противоречие.

P.S. Для lim(f(x)) аналогично

x→x0-0

P.S. Для функции f(x) монотонно убывающей меняем f(x) на -f(x) =>ч.т.д.