高等数学函数的连续性与间断点优秀PPT.ppt

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1、高等数学课件函数的连续高等数学课件函数的连续性与间断点性与间断点第一页，本课件共有41页二、二、函数的间断点函数的间断点 一、一、函数的连续性函数的连续性第六节函数的连续性与间断点 第二页，本课件共有41页可见可见,函数函数在点在点一、函数的连续性函数的连续性(continuity)1.定义定义:在在的某邻域内有定义的某邻域内有定义,则称函数则称函数(1)在点在点即即(2)极限极限(3)设函数设函数连续必须具备下列条件连续必须具备下列条件:存在存在;且且有定义有定义,存在存在;第三页，本课件共有41页对自变量的增量对自变量的增量有有函数的增量函数的增量函数函数在点在点连续有连续有:2.函数连续

2、的等价定义函数连续的等价定义等价定义等价定义:在在的某邻域内有定义的某邻域内有定义,设函数设函数则称函数则称函数第四页，本课件共有41页当当时时,有有当当时时,有有第五页，本课件共有41页4.左、右连续左、右连续在在的某邻域内有定义的某邻域内有定义,设函数设函数则称函数则称函数定理定理1第六页，本课件共有41页continue若若在某区间上每一点都连续在某区间上每一点都连续,则称它在该区间上则称它在该区间上连续连续,或称它为该区间上的或称它为该区间上的连续函数连续函数.例如例如,在在上连续上连续.(有理整函数有理整函数)又如又如,有理分式函数有理分式函数在其定义域内连续在其定义域内连续.在闭区

3、间在闭区间上的连续函数的集合记作上的连续函数的集合记作只要只要都有都有第七页，本课件共有41页例例.证明函数证明函数在在内连续内连续.证证:即即这说明这说明在在内连续内连续.同样可证同样可证:函数函数在在内连续内连续.第八页，本课件共有41页在在在在二、函数的间断点函数的间断点(1)函数函数(2)函数函数不存在不存在;(3)函数函数存在存在,但但 不连续不连续:设设在点在点的某去心邻域内有定义的某去心邻域内有定义,则下列情形则下列情形这样的点这样的点之一之一函数函数 f(x)在点在点虽有定义虽有定义,但但虽有定义虽有定义,且且称为称为间断点间断点.在在无定义无定义;第九页，本课件共有41页间断

4、点分类间断点分类:第一类间断点第一类间断点:及及均存在均存在,若若称称若若称称第二类间断点第二类间断点:及及中至少一个不存在中至少一个不存在,称称若其中有一个为振荡若其中有一个为振荡,称称若其中有一个为若其中有一个为为为可去间断点可去间断点.为为跳跃间断点跳跃间断点.为为无穷间断点无穷间断点.为为振荡间断点振荡间断点.第十页，本课件共有41页为其无穷间断点为其无穷间断点.为其振荡间断点为其振荡间断点.为可去间断点为可去间断点.例如:第十一页，本课件共有41页显然显然为其可去间断点为其可去间断点.(4)(5)为其跳跃间断点为其跳跃间断点.第十二页，本课件共有41页(6)为其跳跃间断点为其跳跃间断

5、点.第十三页，本课件共有41页Conclusions:左连续左连续右连续右连续第一类间断点第一类间断点可去间断点可去间断点跳跃间断点跳跃间断点左右极限都存在左右极限都存在 第二类间断点第二类间断点无穷间断点无穷间断点振荡间断点振荡间断点左右极限至少有一个左右极限至少有一个不存在不存在在点在点间断的类型间断的类型在点在点连续的等价形式连续的等价形式第十四页，本课件共有41页思考与练习1.讨论函数讨论函数x=2 是第二类无穷间断点是第二类无穷间断点.间断点的类型间断点的类型.2.设设时时为为连续函数连续函数.答案答案:x=1 是第一类可去间断点是第一类可去间断点,第十五页，本课件共有41页 第十六

6、页，本课件共有41页 第十七页，本课件共有41页备用题备用题 确定函数确定函数间断点的类型间断点的类型.解解:间断点间断点为无穷间断点为无穷间断点;故故为跳跃间断点为跳跃间断点.第十八页，本课件共有41页在其定义域内连续在其定义域内连续三、连续函数的运算法则三、连续函数的运算法则定理定理2.在某点连续的在某点连续的有限个有限个函数经函数经有限次有限次和和,差差,积积,(利用极限的四则运算法则证明利用极限的四则运算法则证明)商商(分母不为分母不为 0)运算运算,结果仍是一个在该点连续的函数结果仍是一个在该点连续的函数.例如例如,思考思考:(1)同一区间内同一区间内,一个连续函数与一个不连续函数的

7、和是否连一个连续函数与一个不连续函数的和是否连续续?(2)同一区间内同一区间内,两个不连续函数的和是否一定不连续两个不连续函数的和是否一定不连续?第十九页，本课件共有41页定理定理3.连续单调递增连续单调递增 函数的反函数函数的反函数例如例如,在上连续单调递增，上连续单调递增，其反函数其反函数(递减).(证明略)在 1,1 上也连续单调递增上也连续单调递增.递增递增(递减)也连续单调也连续单调在上连续上连续 单调单调,其反函数其反函数在上也连续单调上也连续单调.又如又如,特别特别,在上也连续单调上也连续单调.第二十页，本课件共有41页在上连续上连续.在上连续上连续.在上连续上连续.第二十一页，

8、本课件共有41页定理定理4.连续函数的复合函数是连续的连续函数的复合函数是连续的.证证:设函数于是故复合函数故复合函数即即第二十二页，本课件共有41页例如例如,是由连续函数链因此在上连续.复合而成,第二十三页，本课件共有41页在上连续上连续.证明：证明：第二十四页，本课件共有41页初等函数的连续性初等函数的连续性基本初等函数在定义区间内连续基本初等函数在定义区间内连续连续函数经四则运算仍连续连续函数经四则运算仍连续连续函数的复合函数连续连续函数的复合函数连续一切初等函数在一切初等函数在定义区间内定义区间内连续连续连续函数求极限连续函数求极限第二十五页，本课件共有41页例例1.设均在上连续上连续

9、,证明函数证明函数也在也在上连续上连续.证证:根据连续函数运算法则根据连续函数运算法则,可知可知也在也在上连续连续.第二十六页，本课件共有41页例例2.求解解:原式例例3.求解解:令则原式Note:当时,有第二十七页，本课件共有41页例例4.求求解解:原式Note:若则有第二十八页，本课件共有41页例例5.设解解:讨论复合函数讨论复合函数的连续性的连续性.故此时连续故此时连续;而故x=1为第一类跳跃间断点为第一类跳跃间断点.在点在点 x=1 不连续不连续,第二十九页，本课件共有41页 Conclusions:基本初等函数基本初等函数在定义区间内在定义区间内连续连续连续函数的连续函数的四则运算四

10、则运算的结果连续的结果连续连续函数的连续函数的反函数反函数连续连续连续函数的连续函数的复合函数复合函数连续连续初等函数在初等函数在定义区间内定义区间内连续连续Remark:分段函数在界点处是否连续需讨论其分段函数在界点处是否连续需讨论其 左、右连续性左、右连续性.第三十页，本课件共有41页反例反例 x 为有理数为有理数 x 为无理数为无理数处处间断处处间断,处处连续处处连续.反之是否成立反之是否成立?Hint:“反之反之”不成立不成立.思考思考:答：不一定答：不一定第三十一页，本课件共有41页第三十二页，本课件共有41页注意注意:若函数在若函数在开区间开区间上连续上连续,结论不一定成立结论不一

11、定成立.定理定理5.5.在在闭区间闭区间上连续的函数上连续的函数即:设则使值和最小值值和最小值.或在闭区间内或在闭区间内有间断有间断 在该区间上一定有最大在该区间上一定有最大(证明略)点点,四、有限闭区间上连续函数的性质四、有限闭区间上连续函数的性质第三十三页，本课件共有41页例如例如,无最大值和最小值无最大值和最小值 也无最大值和最小值也无最大值和最小值 又如又如,定理定理5.5.在在闭区间闭区间上连续的函数上连续的函数值和最小值值和最小值.在该区间上一定有最大在该区间上一定有最大第三十四页，本课件共有41页推论推论.由定理由定理 1 可知有可知有证证:设上有界上有界.定理定理6.(零点定理

12、零点定理)至少有一点至少有一点且且使使(证明略)在闭区间上连续的函数在该区间上有界在闭区间上连续的函数在该区间上有界.第三十五页，本课件共有41页定理定理7.(介值定理介值定理)设 且则对 m与 M 之间的任一数 C,一点证证:作辅助函数作辅助函数则且故由零点定理知,至少有一点使即使至少有第三十六页，本课件共有41页例例1.证明方程一个根.证证:显然又故据零点定理,至少存在一点使即在区间内至少有例例2.第三十七页，本课件共有41页第三十八页，本课件共有41页Conclusions:在上达到最大值与最小值;上可取最大与最小值之间的任何值;4.当时,必存在使上有界;在在第三十九页，本课件共有41页备用题备用题1.至少有一个不超过 4 的 证证：证明令且根据零点定理,原命题得证.内至少存在一点在开区间显然正根.第四十页，本课件共有41页上连续,且恒为正,2.设在对任意的必存在一点证证:使令,则使故由零点定理知,存在即当时,取或,则有证明:第四十一页，本课件共有41页