浅谈函数的一致连续性的性质
函数一致连续性的判定及性质
函数一致连续性的判定及性质摘要: 在函数的众多性质中，函数的一致连续性是非常重要的一个，它刻划出了函数在一个区间上的全局性，是理解数学中其它知识的基础，对这一性质的深刻理解与掌握能够很好的促进数学分析的学习，研究函数一致连续性必然要研究一致连续性的判定定理及性质，这有利于描绘函数的图像和进一步了解函数的性质。
本文简要概括了一元函数的一致连续性概念及连续与一致连续的联系与差别，并深入分析了函数一致连续的判定、性质及应用。
关键词: 一致连续性连续函数非一致连续极限可导The Judgemental Theorems and Properties of UniformContinuity for FunctionsAbstract The uniform continuity of function is a very important concept in the mathematical analysis course,it skins out the overall importance of function on an interval and it is a foundation in understanding other knowledge associated with mathematics . Deep understanding and mastering of this nature can promote us learning about mthematical analysis. Studying the judgemental theorems and properties of uniform continuity for function are useful for researching the uniform continuity of function ,and this helps us to depict the images of function and further understand the nature of the function. The paper summarizes the uniform continuity concept of the unary function and the difference between continuous function and uniformly continuous function, at the same time,it analysizes the determination, properties and application of uniformly continuous function in depth.Keywords consistent continuity continuous function non-uniform limit differentiable1 引言一致连续是数学分析上册第四章第2节所学到的一个概念，它能够帮助我们理解和解决很多问题。
函数的一致收敛性与一致连续性
函数的一致收敛性与一致连续性函数的一致收敛性和一致连续性是数学分析中重要的概念，它们对于函数的性质和性质的分析具有重要的作用。
本文将从定义、性质以及与其他概念之间的联系等多个方面对函数的一致收敛性和一致连续性进行探讨。
一、一致收敛性的定义与性质函数序列的一致收敛性是指对于给定函数序列{fn(x)}，当自变量x趋向于某个值a时，函数值fn(x)的极限也趋向于某个值f(x)，且这种趋向对序列中的每一个函数都成立。
更正式地说，对于任意ε>0，存在正整数N，使得当n>N时，对于所有的x，有|fn(x)-f(x)|<ε成立。
函数序列的一致收敛性具有以下性质：1. 一致收敛性是逐点收敛性的强化。
如果函数序列一致收敛于f(x)，那么它也是逐点收敛的，即对于每个x，极限lim(n→∞)fn(x)=f(x)成立。
2. 一致收敛性是逐点收敛性的逆命题不成立的。
即逐点收敛的函数序列未必一致收敛。
3. 一致收敛性的极限函数是唯一的。
一致收敛序列的极限函数f(x)是唯一的，即若序列{fn(x)}和{gn(x)}一致收敛于f(x)，则它们极限相等。
4. 一致收敛的函数序列在有界集上一致有界。
若函数序列{fn(x)}一致收敛于f(x)，且对于每个x∈A，函数值fn(x)都有界，则极限函数f(x)在A上有界。
5. 一致收敛的函数序列在有界集上一致可积。
若函数序列{fn(x)}一致收敛于f(x)，且对于每个x∈A，函数值fn(x)都可积，则极限函数f(x)在A上可积。
二、一致连续性的定义与性质函数的一致连续性是指对于给定函数f(x)，当自变量x取值在某个区间上时，函数的变化量可以任意小，并且这种性质对区间上的所有点都成立。
更正式地说，对于任意ε>0，存在Δ>0，使得当|x1-x2|<Δ时，对于所有的x1和x2，有|f(x1)-f(x2)|<ε成立。
函数的一致连续性具有以下性质：1. 一致连续性是局部性质。
论函数的一致连续
论函数的一致连续摘要：在数学分析中，关于函数一致连续问题的理解与应用是理解数学中其他知识的基础，但目前各种教材对这类问题提出和得不够，广大数学爱好者很难对其有全面清晰的认识.为了加深对一致连续问题的认识，本文从一致连续的概念出发，总结了一致连续的条件、运算性质。
关键词：函数一致连续概念条件运算性质1.一致连续及其相关概念定义1设f（某）在区间I上有定义，称函数f（某）在区间I上连续是指，某∈I，ε＞0，δ＞0，当某∈I且某-某＜δ时，有f（某）-f （某）＜ε.定义2设f（某）在区间I上有定义，称函数f（某）在区间I上一致连续是指，对ε＞0，δ＞0（其中δ与ε对应而与某，y无关），使得对区间I上任意两点某，y，只要某-y＜δ，就有f（某）-f（y）＜ε.定义3设f（某）在区间I有定义，称函数f（某）在区间I上不一致连续是指，至少一个ε＞0，对δ＞0，都可以找到某′，某″∈I，满足|某′-某″|＜δ，但|f（某′）-f（某″）|≥ε.评注1：比较函数在区间上的连续性与一致连续性的定义知，连续性的δ不仅与ε有关，而且与某有关，即对于不同的某，一般说来δ是不同的.这表明只要函数在区间上的每一点处都连续，函数就在这一区间上连续.而一致连续的δ仅与ε有关，与某无关，即对于不同的某，δ是相同的，这表明函数在区间上的一致连续性，不仅要求函数在这一区间上的每一点处都连续，而且要求函数在这一区间上的连续是处处一致的.在区间I上一致连续的函数在该区间I上一定是连续的，反之，在I上连续的函数在该I上不一定是一致连续的.评注2：一致连续的实质，就是当这个区间的任意两个彼此充分靠近的点上的值之差（就绝对值来说）可以任意小.用定义证明f（某）在I上一致连续，通常的方法是设法证明f（某）在I上满足Lipchitz条件|f（某′）-f（某″）|≤L|某′-某″|，某′，某″∈I，其中L为某一常数，此条件必成立.特别地，若（某）在I上是有界函数，则f（某）在I上Lipchitz条件成立.2.一致连续的条件及有关结论2.1一致连续的条件定理1（G•康托定理）若函数f（某）在区间［a，b］上连续，则它在这个区间上也是一致连续的.证明要证的是对于任意给定了的ε＞0，可以分区间［a，b］成有限多个小段，使得f（某）在每一小段上任意两点的函数值之差都小于ε，以下用反证法证之，若上述事实不成立，则至少对于某一个某＞0而言，区间［a，b］不能按上述要求分成有限多个小段.将［a，b］二等分为［a，c］、［c，b］，则二者之中至少有一个不能按上述要求分为有限多个小段，把它记为［a，b］.再将［a，b］二等分为［a，b］、［c，b］，依同样的方法取定其一，记为［a，b］.如此继续下去，就得到一个闭区间套［a，b］，n=1，2，…，由区间套定理知，唯一的点c属于所有这些闭区间.因为c∈［a，b］，所以f（某）在点某=c连续，于是可找到δ＞0，使|某-c|＜δ（某∈［a，b］）时，|f（某）-f（c）|＜ε/2.注意到c==我们可取充分大的k，使|a-c|＜δ，|b-c|＜δ，从而对于［a，b］上任意点某，都有|某-c|＜δ，因此，对于［a，b］上的任意两点某，某都有|f（某）-f（某）|≤|f（某）-f（c）+f（c）-f（某）|＜+=ε.这表明［a，b］能按要求那样分为有限多个小段（其实在整个［a，b］上任意两点的函数值之差已小于ε了），这是和区间［a，b］的定义矛盾的，这个矛盾表明我们在开始时所作的反证假设是不正确的，从而定理的结论正确.评注3：定理1对开区间不成立.例如函数f（某）=在（0，1）的每一个点都连续，但在该区间并不一致连续.事实上，对于任意小的δ＞0，令某=δ，某=2δ，则|某-某|=δ，而|f（某）-f（某）|=-=，这时|某-某|可以任意小，但|f（某）-f（某）|可以任意大.函数f（某）=tan某在（-，）也有类似的情形.以上两例讨论的都是无界函数，而in在（0，1）内的每一点都连续，且显然在这个区间内有界，然而它也没有一致连续性，因为有任意小（因而也就彼此任意接近）的数某与某存在，使in=1，in=-1.定理2f（某）在区间I上一致连续的充要条件是在区间I上满足（某-y）=0的任意两数列{某}、{y}，必有［f（某）-f（y）］=0.证明：必要性.若f（某）在I上一致连续，由一致连续性的定义，坌ε＞0，埚δ＞0，当|某-y|＜δ时，|f（某）-f（y）|＜ε，即任两数列{某}、{y}，当n→∞时，|某-y|→0，则必有|f（某）-f（y）|→0.充分性.用反证法，若两数列{某}、{y}，当n→∞时，|某-y|→0，|f（某）-f（y）|→0而f（某）在I上不一致连续，那么一定埚ε＞0，对坌δ＞0，存在某，y，当|某-y|＜δ时，|f（某）-f（y）|≥ε0，取δ→0，我们得到两数列{某}、{y}，当n→∞时，某-y→0，但|f（某）-f（y）|≥ε，这与假设［f（某）-f（y）］=0矛盾.评注4：定理2所述的必要性常被用来判定一个函数是不是一致连续的.例如，函数f（某）=in，在区间（0，1）上是连续的且有界，但在此区间上并非一致连续.事实上，当某≠0时，由基本初等函数在其有定义的区间上连续知，f（某）是连续的，同时，由于|f（某）|≤1，因而它也是有界的.现考虑（0，1）上的两串数列某=，某′=，则当0＜ε＜1时，不论δ＞0取得多么小，只要n充分大，总可以使|某-某′|=＜δ，但是|f（某）-f（某′）|=1＞ε，因而f（某）在（0，1）上并非一致连续.定理3设f（某）在有限区间I上有定义，那么f（某）在I上一致连续的充要条件是对任意柯西（Cauchy）列{某}I，{f（某）}R′也是Cauchy列.证明：必要性.因f（某）一致连续，即对ε＞0，δ＞0，对某′，某″∈I，只要|某′-某″|＜δ，就有|f（某′）-f（某″）|＜ε.设{某}I为Cauchy列，于是对上面的δ＞0，必N＞0，使当n，m＞N时，有|f（某）-f（某）|＜ε，即{f（某）}是Cauchy列.充分性.若不然，必ε＞0，某′，某″∈I，虽然某′-某″＜，但是|f（某′）-f（某″）|≥ε，由{某′}有界知，存在收剑子列{某′}，从而{某″}也收剑于同一点，显然某″，某″，某″，…，是Cauchy列，但是f（某″），f（某″），f（某″），…，不是Cauchy列，此为矛盾，故f（某）在I上一致连续.定理4设f（某）在有限区间（a，b）上连续，则f（某）在（a，b）上一致连续的充要条件是f（a+0）、f（b-0）存在且有限.证明：充分性.令F（某）=f（a+0）（某=a），f（某）（某∈（a，b）），f（b-0）（某=b），则F（某）∈C［a，b］，因此F（某）在［a，b］上一致连续，从而f（某）在（a，b）上一致连续.必要性.已知f（某）在（a，b）上一致连续，所以对于ε＞0，δ＞0，当某′，某″∈（a，b）且|某′-某″|＜δ时，|f（某′）-f （某″）|＜ε成立.对端点a，当某′，某″满足0＜某′-a＜，0＜某″-a＜时，就有|某′-某″|≤|某′-a|+|某″-a|＜δ，于是|f（某′）-f（某″）|＜ε.由Cauchy收敛准则，f（a+0）存在且有限，同理可证f（b-0）存在且有限.评注5：（1）当（a，b）为无穷区间，本例中条件是f（某）在（a，b）上一致连续条件充分但不必要.例如f（某）=某，Φ（某）=in某，某∈（-∞，+∞）及g（某）=，某∈（0，+∞）均为所给区间上的一致连续函数，但f（-∞）=-∞，f（+∞）=g（+∞）=+∞，Φ（+∞）和Φ（-∞）不存在.（2）定理提供了一个判断函数一致连续性简单而有效的方法.例如，研究下列函数在所示区间上的一致连续性.（i）f（某）=（0＜某＜π）;（ii）f（某）=eco（0＜某＜1）.解：（i）因为=1，=0，所以f（某）在（0，π）内一致连续.（ii）因为co某不存在，所以f（某）在（0，1）内不一致连续.（3）由定理知，若f（某）∈C（a，b），则f（某）可连续延拓到［a，b］上的充要条件是f（某）在（a，b）上一致连续.定理5f（某）在区间I上一致连续的充要条件是，对ε＞0及某，y∈I，总正数N，使|f（某）-f（y）|＞N|某-y|（1）.恒有|f（某）-f （y）|＜ε（2）.证明：因为f（某）在I上一致连续的定义等价于：对坌ε＞0，埚δ＞0，使得对于坌某，y∈I，如果|f（某）-f（y）|≥ε（3），就有|某-y|≥δ.而题设条件为对ε＞0，N＞0，对某，y∈I，当不等式（3）成立时，|f（某）-f（y）|≤N|某-y|（4）充分性.若题设中条件成立，则由（4）式得|某-y|≥|f（某）-f（y）|，再由（3）式得|某-y|≥，所以对给定的ε＞0，只要取δ=，当某，y∈I，且满足（3）时，就有|某-y|≥δ成立.必要性.若f（某）在I上一致连续，则对任给的ε＞0，存在δ＞0，使当某，y∈I，且满足不等式（3）时，就有不等式|某-y|≥δ成立，故整数k，使得kδ≤|某-y|≤（k+1）δ.（5）不妨设某＜y，将［某，y］分成k+1等分，记某-1（i=1，…，k+1）为其分点，由（5）式知|某-某|=||＜δ，故|f（某）-f（某）|＜ε，i=1，2，…，k+1，||≤|f（某）-f（某）|/kδ＜＜令N=［］+1，则当I中的点某，y使（3）式成立时，必有（4）式成立，从而（1）式成立时，有（2）式成立.评注6：本定理的证明是灵活运用一致连续定义的典范，它在理论研究上具有一定的意义.2.2一致连续函数的运算性质一致连续函数有一系列的运算性质，归结如下几个命题.命题1：设Φ（某）与ψ（某）在区间I上一致连续，则αΦ（某）+βψ（某）在I上一致连续（α，β为任意常数）.命题2：设Φ（某），ψ（某）在有限区间I上一致连续，那么ψ（某）ψ（某）在I上也一致连续.命题3：设Φ（某），ψ（某）在无限区间I上一致连续且有界，那么Φ（某）ψ（某）在I上也一致连续.其中“有界”的条件不可少，例如f（某）=某在（-∞，+∞）上一致连续，但无界，而f（某）•f（某）=某在（-∞，+∞）上不一致连续.命题4设Φ（某）在区间I上一致连续且infF（某）＞0，那么在I 上也一致连续.最后应指出，一致连续函数的反函数，一般说来，不再一致连续，例如f（某）=在（0，+∞）上一致连续而它的反函数f（某）=某在（0，+∞）内不一致连续，但可以证明在有限区间上，结论为真.。
数学分析考研函数一致连续性问题总结
下面证明 lim f (x) 存在:
x→a+
对于上面给定的 ∀ε > 0 存在对应的 δ > 0, 当任意的 x1, x2 ∈ U˚(a, δ) 时, 即当 |x1 − x2| < δ 时, 都有 |f (x1) − f (x2)| < ε(华东师范第四版数分上册 56 页柯西准则), 所以 lim f (x) 存在,
定理 1.1.1. 一致连续性定义: 设 f (x) 为定义在区间 I 上的函数, 若对 ∀ε > 0, 存在对应的 δ = δ(ε) > 0, 使得对 ∀x1, x2 ∈ I, 只要 |x1 − x2| < δ, 就有 |f (x1) − f (x2)| < ε
例 1.1.1. 设 f (x) 在有限开区间 (a,b) 上连续, 则 f (x) 在有限开区间 (a, b) 上一致连续
2. f 在开区间 (a, b) 可导
则在
(a, b)
上至少存在一点
ξ
使得
f ′(ξ)
=
f (b)−f (a) b−a
现在将这个等式转换一下:f (b) − f (a) = f ′(ξ)(b − a). 这个等式的好处就是两个函数值的 差可以跟对应的自变量的差建立联系, 这一点在一致连续性问题上利用很多, 一定要认真对待.
x→0+
在零这一点单侧极限不存在, 故假设不成立, 所以函数在此区间上不一致连续.
浅谈函数的一致连续性.doc
浅谈函数的一致连续性（渤海大学数理学院辽宁锦州121000中国）摘要:在数学分析中一致连续函数具有很重要的地位，其定义在数学分析中也算是一个难点。
本文主要从一致连续函数的直观理解深入到纯分析的论证，只从一致连续函数本身的性质入手。
首先，本文用大量篇幅给出了函数一致连续性的证明并做作比较系统的归纳，把函数一致连续性的证明方法归纳为四个部分：运用区间套定理，致密性定理，覆盖定理以及归结原则四种方法证明了一致连续性定理。
其次，本文比较完整的给出了一致连续性函数的判定方法及性质，为我们对一致连续性函数的应用打卜'了坚实的基础。
再次，本文系统、详尽地叙述了一致连续性函数与连续函数的关系，解决了连续函数与一致连续相互转化的问题。
最后，介绍了一致连续性函数的描述及其延拓问题。
使人们能够对它们有个全面的了解。
关键词：一致连续，一致连续性定理，一致连续性性质，连续函数，一致连续性判定。
Abstract: In the mathematical analysis of uniformly continuous function is a very important position, its definition in the mathematical analysis is also a difficulty. This article mainly from the consistent continuous function intuitive understanding of deep into the pure analysis argument, only from the start with the nature of uniformly continuous function itself. First of all, this paper devotes a lot of space gives the proof of uniform continuity of a function and artificial system are summarized, the proof of uniform continuity of a function methods into four parts: the use of nested interval theorem, compact theorem, covering theorem as well as this principle four methods proved uniform continuity theorem. Secondly, this paper gives a uniformly continuous function determination methods and properties, for us to the uniformly continuity of function application to lay a solid foundation. Again, in this paper, a detailed description of the system of uniform continuity of a function and relation of continuous function, solve the continuous function and the uniform continuity of mutual transformation problem. Finally, introduced the uniform continuity of a function is described and its extension. To enable people to have a comprehensive understanding of their.Key words: Uniform continuity, uniform continuity theorem, uniform continuity properties, continuous function, uniform continuity judgment.引言数学分析立足于研究有限维空间的函数分析，它研究了各式各样的函数，其中最重要的一类函数叫做一致连续性函数，它是数学分析乃至整个数学领域的重要部分。
浅析数学分析一致连续性
一引入“一致性”的意义数学分析教材中有不少概念，如函数的连续性与一直连续性、函数列的收敛性与一致收敛性，初学者很容易混淆，因而成为“数学分析”中学习的一个难点所在。
数学分析中的三个“一致性”(即一致有界, 一致连续, 一致收敛) 的概念对数学基础知识的学习很重要。
弄清函数的一致连续性的概念和掌握判断函数一致连续的方法无疑是学好函数一致连续性理论的关键。
数学分析教材只给出一致连续的概念和判断函数在闭区间上一致连续的G·康托定理,内容篇幅少,为了使初学者对函数一致连续性的理论有正确的理解和全面的掌握,作为教材内容的适当扩展和补充显然，一致连续要比连续条件强。
但在数学分析教科书中，仅给出一致连续的定义以及利用定义证明函数f（x）在某区间上一致连续的数学方法，呈现了函数一致连续完美的逻辑结果，但学生对定义特别是其中δ的很难理解。
一致连续是一个很重要的概念,在微积分学以及其他学科中常常用到,而且函数列的一致连续性和一致收敛又有着密切关系。
在研究函数列的收敛问题中,常常要用到函数列与函数之间的收敛、一致连续性、一致收敛的关系。
数学分析中的函数一致连续性、函数列一致有界性、函数列一致收敛性、函数项级数一致收敛性、含参变量无穷积分一致收敛性等“一致性”概念是学习上的难点,因此,牢固掌握这些概念及与之有关的理论,对打好分析基础,培养良好的数学素养和创新能力都有着重要的意义。
对函数列的极限函数、函数项级数的和函数以及含参变量积分性质的讨论,常常需要讨论其一致收敛性,而函数项级数的一致收敛性可归结成部分和函数列的一致收敛性的研究,含参变量无穷积分的一致收敛性,又可归结成函数项级数的一致收敛性的研究,故本文着重讨论函数一致连续性和函数列一致收敛性重要概念。
函数一致连续的概念是学生学习高等数学的一个难点，证明某一个函数是否具有一致连续性让许多同学更是无从下手。
为了解决这一难点，化抽象为简单，给出一致连续性的几种等价形式，能帮助同学易于接受。
基本初等函数的一致连续性
基本初等函数的一致连续性
基本初等函数的一致连续性是指初等函数的头尾之间的连续性。
一致
连续性主要指的是函数的变化不突然，是连续的，也就是变化之间相
互交织。
在数学上，它可以定义如下：
1. 函数的连续性：函数的连续性指的是在取值之间无缝衔接的能力，
当一个函数在每个交点衔接一条完整的曲线，不存在突然变化的情况时，它就是连续的。
函数的连续性可以判断一个函数是否连续。
2. 函数的一致性：函数的一致性指的是函数在整个域上的变化行为，
它表明函数在整个域内是持续增减或单调递增/减，没有任何折点或跳动。
3. 基本初等函数的一致连续性：它指的是初等函数的头尾之间的连续性。
只有按照连续性的要求，函数的值能够按照某种唯一的预定的方
式缓慢变化，函数才能被称为一致连续的。
4. 一致连续性有助于确定基本初等函数的有限个实际值导致函数值变化：用唯一方式按照连续性标准缓慢变化，并且维持该函数的稳定性。
5. 一致连续性有助于理解一些抽象的函数的性质：萃取出特定的特征，满足一定的数学规律，用符号进行描述或表示，让抽象的函数变得更
加容易掌握。
6. 一致性的重要性：一致性对于函数的连续性是至关重要的，它定义了基本初等函数的变化和行为，它决定了函数是否有可能到达期望的极限，从而使极限理论变得有意义，从抽象函数获取有用的信息。
另外，一致性也是几何概念的基础，可以说它是数学在极限理论中的一种传播工具，一致性决定了数学操作的有效性。
函数的一致连续性
函数的一致连续性函数的一致连续性是指在定义域内的每一个点上，函数值的变化都可以通过自变量的微小变化来控制，即函数在整个定义域上的变化都是连续的。
一致连续性是连续性的一种更强的性质，它要求函数在整个定义域上都保持连续性，而不仅仅是在某个点或某个区间上连续。
在数学分析中，一致连续性是一个重要的性质，它可以帮助我们更好地理解函数的性质和行为。
一、函数的连续性在介绍函数的一致连续性之前，首先需要了解函数的连续性。
函数的连续性是指函数在某一点或某一区间上没有间断或跳跃，即函数在这些点上的极限存在且与函数在该点的取值相等。
如果函数在定义域内的每一个点上都是连续的，那么我们称这个函数在整个定义域上是连续的。
二、一致连续性的定义函数的一致连续性是指对于任意给定的ε>0，存在一个δ>0，使得当函数的自变量之间的距离小于δ时，函数值之间的距离小于ε。
换句话说，对于任意给定的ε>0，存在一个δ>0，使得当|x-y|<δ时，|f(x)-f(y)|<ε对于所有的x,y∈D都成立。
这就是函数的一致连续性的定义。
三、一致连续性与局部连续性的区别函数的一致连续性与局部连续性是两个不同的概念。
局部连续性是指函数在某一点附近连续，而一致连续性要求函数在整个定义域上都连续。
局部连续性只要求函数在某一点附近连续，对于不同的点可以有不同的δ，而一致连续性要求对于整个定义域上的任意ε，都存在一个δ，使得函数在整个定义域上都满足ε-δ的条件。
四、一致连续性的性质1. 一致连续性是连续性的更强的性质，具有更好的连续性和稳定性。
2. 一致连续性可以保证函数在整个定义域上的变化都是连续的，而不仅仅是在某个点或某个区间上连续。
3. 一致连续性可以帮助我们更好地理解函数的性质和行为，对于分析函数的性质和性质具有重要的作用。
五、一致连续性的应用1. 在实际问题中，一致连续性可以帮助我们更好地分析函数的性质和行为，从而更好地解决实际问题。
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浅谈函数的一致连续性的性质张亚男,数学计算机科学学院摘要: 本文探讨了具有一致连续性函数的基本性质,对函数一致连续性的性质进行深入分析,旨在读者能更好的掌握函数的一直连续性.首先介绍了一致连续的概念，并给出了非一致连续的定义。
其次给出了一致连续函数的有界性质。
再次给出了两个一致连续函数和商积差，具有一致连续性的条件。
最后探讨了同一函数在两个区间上一致连续性的叠加。
在每个性质后面都附有例题，使读者可也更好的理解所给出的性质。
关键词：函数；一致连续；非一致连续；有限区间; 有界;Discusses the properties of the uniform continuity functionName：zhang ya nan Number：0707216College：College of Mathematics and Computer ScienceAbstract: In this paper, we discuss the properties of function of uniform continuity. We analyze the properties of uniform continuity of functions deeply, aiming to readers can better control uniform continuity of function. Firstly, we introduce the function uniform continuity concept and give the definition of non- uniform continuity of function. Then, we give the bound of uniform continuity of functions. Once again, we give the condictions, to be uniform continuity of function,of function four fundamental operations. Finally discusses the same function in the two identical continuity on the interval of superposition. In each propertyes we give examples, behind that readers can better understanding of the nature of given.Key Word: function; uniform continuity; non- uniform continuity; limited interval; bounded;一引言函数的一致连续性是学习数学分析的一个重点,更是一个难点.之前在学习函数的一致连续性时就觉得比较抽象难以理解,借此机会我探讨了函数一致连续性的若干性质，希望对后来者学习函数的一致连续性时有所帮助.二基本概念定义1（一致连续）设()f x 在区间X 有定义,若0,0εδ∀>∃>,使得12,x x X ∀∈,只要12x x δ-<,就有12()()f x f x ε-<,则称()f x 在X 上一致连续.定义2（一致连续）设()f x 在区间X 有定义,若0,0εδ∀>∃>,使得0x X ∀∈,只要0x x δ-<，就有0()()f x f x ε-<,.则称()f x 在X 上一致连续.定义3（非一致连续）设()f x 在区间X 有连续,若00,0εδ∀>∃>,总存在,x x X '''∈,使得虽有x x δ'''-<,但0()()f x f x ε'''-≥,,则称()f x 在X 上非一致连续. 定义4（（非一致连续））设在区间X 上,有()f x 连续,若0120,,(1,2...)n n x x X n ε∃>∃∈=,使得虽有120n n n x x →∞-−−−→,但120()()n n f x f x ε-≥则称()f x 在X 上非一致连续.定理（Cantor 定理）有界闭区间[],a b 上的连续函数()f x 必在[],a b 上一致连续.例1:用定义证明()f x =[)1,+∞上是一致连续的.证明:由于[),1,x x '''∀∈+∞,2x x '''-=≤,于是0ε∀>,取2δε=,当[),1,x x '''∈+∞且x x δ'''-<时,ε<,所以()f x =[)1,+∞上是一致连续的.例2:用定义证明1()sin f x x=在()0,1内非一致连续,但0c ∀>,其在(),1c 内一致连续.证明对012ε=,取()120111,,,,1,2 (2222)k k x x k k k επππ====+则()12,0,1k k x x ∈,且120,0k k k k x x ++→+∞→+∞−−−→−−−→,有120k k k x x →+∞-−−−→但1201()()12k k f x f x ε-=>=.所以1()sin f x x =在()0,1内非一致连续.0,0c ε∀>∀>,只要取()2120,,0,1c x x δε=>∀∈,当12x x δ-<时,就有1212122121211()()sin sin x x x x f x f x x x x x c ε---=-≤≤<故1()sin f x x =在(),1c 内一致连续.说明:当0x +→时,1sin x连续的无限振荡于[]1,1-上,故存在00ε>与点列对{}{}12,k k x x ,使120,0k k x x ++→→, (故有120k k k x x →+∞-−−−→),而120()()0k k f x f x ε-≥>;但0c ∀>,在(),1c 内考虑时,上述性质不存在,在证明中可以看出,1()sin f x x =在(),1c 内一致连续.,对给定的0ε>,所求得的(,)0c δδε=>,即0δ>不仅与ε有关,而且与0c >有关.特别是0(,)0c c δε++→−−−→.正因为这样,给定的0ε>,不可能找到对()0,1公用的0δ>.这就是该函数在()0,1内非一致连续的原因.三函数一直连续性的有界性定理1（有界性定理）若函数()f x 在闭区间[],a b 上连续,则()f x 在[],a b 上有界. 下面讨论当()f x 在开区间(),a b 上一致连续时,是否有()f x 在(),a b 上有界. 分两种情况讨论：1当(),a b 为有限区间时,有()f x 在(),a b 上有界.证法1：由()f x 在(),a b 上一直连续,可知0,0εδ∀>∃>,当(),,x x a b '''∈，x x δ'''-<时,有()()f x f x ε'''-<,故(),,x x a b '''∀∈,,a x a a x a δδ'''<<+<<+时,有()()f x f x ε'''-<,从而由柯西收敛准则知lim ()x af x +→存在（有限），同理可证lim ()x b f x -→存在（有限）,进而可补充定义令()lim (),()lim ()x a x bf a f x f b f x +-→→==,则()f x 在[],a b 上连续,由定理1知()f x 在[],a b 上有界,进而()f x 在(),a b 上有界.证法2:因为函数()f x 在(),a b 上一致连续,所以对10>,存在00δ>,当(),,x x a b '''∈且0x x δ'''-<时,()()1f x f x '''-<.取定N 充分大将(),a b N 等分,使每个小区间长度小于0δ.令1231(),(),()...()N M f f f f N N N N ⎧-⎫=⎨⎬⎩⎭,由前面讨论可知,对任意(),x a b ∈,存在,11i i N ≤≤-,满足0i x Nδ-<,此时一定有()()()()1i i f x f x f f M N N≤-+<+,这就证明了()f x 在(),a b 上是有界的. 2当(),a b 为无限限区间时,不能推出()f x 在(),a b 上有界.反例：()f x x =在区间()0,+∞上是一致连续的,但是无界的.证明：0,εδε∀>∃=当(),0,,x x x x δ''''''∈+∞-<,就有()()f x f x x x δε''''''-=-<=,从而()f x 在()0,+∞上一致连续，但显然()f x 在()0,+∞上是无界的.例:证明无界函数()sin f x x x =+在(),-∞+∞上一致连续.证明:由于()()()(sin sin )sin sin f x f x x x x x x x x x '''''''''''''''-=-+-≤-+-2cos sin 222x x x x x x x x ''''''+-''''''≤-+≤-,于是0ε∀>,取2εδ=,当(),,x x '''∀∈-∞+∞且x x δ'''-<时,皆有()()f x f x ε'''-<,由,x x '''的任意性,知()f x 在(),-∞+∞上一致连续.说明：这是由于当(),a b 为无限区间时,不妨设为()0,+∞,则当柯西收敛准则条件为：,A ε∀∃当,x x A '''>时()()f x f x ε'''-<,而题中()f x 在()0,+∞上一直连续只能保证对一定的间距δ,当x x δ'''-<时,才有()()f x f x ε'''-<,不能保证柯西收敛准则成立.四函数一致连续的四则运算性质我们探讨当函数(),()f x g x 均在区间I 上一致连续()()f x g x +,()()f x g x - ,()()f x g x ⋅ ,()()f x g x （()g x 在I 上不为零）,在I 上是否也一致连续.1加法：当函数(),()f x g x 均在区间I (不论是有限区间，无限区间，开区间，闭区间)上一致连续时,有()()f x g x +在I 上是否也一致连续.证明：由()f x 在I 上一致连续,可知10,0εδ∀>∃>,当1x x δ'''-<时,有()()2f x f x ε'''-<,又由()g x 也在I 上一致连续知，对上述的ε存在2δ,当2x x δ'''-<时()()2g x g x ε'''-<,取{}12min ,δδδ=则当x x δ'''-<时,有()()()()()()()()()22f x g x f x g x f x f x g x g x εεε''''''''''''+-+≤-+-=+=.从而()()f x g x +在I 上一致连续. 2.减法：当函数(),()f x g x 均在区间I (不论是有限区间，无限区间，开区间，闭区间)上一致连续时,有()()f x g x -在I 上是否也一致连续.说明：函数一致连续性的减法与加法的证明方法完全相同.3.乘法：当函数(),()f x g x 均在区间I (不论是有限区间，无限区间，开区间，闭区间)上一致连续时,我们分两种情况讨论()()f x g x ⋅在I 上的一致连续性. a.当区间I 为有限区间（无论开闭）时,有()()f x g x ⋅在I 上是一致连续的. 证明：由(),()f x g x 在区间I 上是一致连续的,则(),()f x g x 在I 上都是有界的（I 为开区间时即为本文的第二部分结论,I 为闭区间是显然成立）.从而存在0,0M L >>使得(),(),f x L g x M x I ≤≤∈,且有10,εδ∀>∃,当1,,x x I x x δ''''''∈-<时有()()2f x f x M ε'''-<,对上述ε,存在2δ,当2,,x x I x x δ''''''∈-<时有()()2g x g x L ε'''-<,取{}12min ,δδδ=,于是当,,x x I x x δ''''''∈-<时()()()()f x g x f x g x ''''''⋅-⋅=()()()()()()()()f x g x f x g x f x g x f x g x ''''''''''''⋅-⋅+⋅-⋅()()()()()()22f x f x g x g x g x f x M L M L εεε'''''''''<-⋅+-⋅<⋅+⋅=所以()()f x g x ⋅在有限区间I 上是一致连续的.b.当I 为无限区间,不能推出()()f x g x ⋅在I 上是一致连续的.反例1取()(),(),,f x x g x x I ===-∞+∞,则()()f x g x ⋅在I 上不是一致连续的.证明：.不妨令()()()h x f x g x =⋅取两个点列：1,,()n n x n x n n N n+'''=+=∈则有1n n x x n δ'''-=<,这只需1Nδ=,当n N >就可办到,给定01ε=有220211()()()2h x h x n n n nε'''-=+-=+>,可见()()()h x f x g x =⋅在(),-∞+∞上不一致连续.反例2.取,()(),()sin ,0,f x x g x x I ===+∞ ,则()()f x g x ⋅在I 上不是一致连续的.证明：.不妨令()()()h x f x g x =⋅考虑两点列：12,2()n n x n x n n N nππ+'''=+=∈,虽有1n n x x nδ'''-=<,但是11111()()(2)sin 02sin sin n n h x h x n n n n n n n ππ'''-=+⋅-=⋅+⋅ 2102ππ→⋅+=, ()1,02n n π→+∞<<,现取021,0N επ=-∃>,不论0δ>多么小(可取11N δ=+),当n N >时,虽有1111n n x x n N N δ'''-=<<=+,但是0()()21nn h x h x πε'''->-=,所以()()()h x f x g x =⋅在I 上不是一致连续的. 4.除法：当函数(),()f x g x 均在区间I(不论是有限区间，无限区间，开区间，闭区间)上一致连续时,我们分两种情况讨论()()f x g x （()g x 在I 上不为零）在I 上的一致连续性.a.当I 为有限闭区间是,有()()f x g x 在I 上的一致连续性.证明：由()g x 在闭区间I 上是一致连续的且()g x 在I 上不为零,则()g x 在I 上有最小值，即存在10M >使1()g x M >,又有0,0εδ∀>∃>，当,x x I '''∈,且x x δ'''-<时有21()()g x g x M ε'''-<⋅.从而21()()()()11()()()()g x g x g x g x g x g x g x g x M ε''''''---=<<''''''⋅,故1()g x 在I 上是一致连续的,进而由函数一致连续性的乘法性质知()()f x g x 在有限闭区间I 上是一致连续的.b.当I 不为有限闭区间时，不能推出()()f x g x 在I 上是一致连续的.反例:取()()12()1,(),0,1,0,f x g x x X X ====+∞,()1()f x g x x = ,在区间12,X X 上不是一致连续的.证明：取01ε=,对无论多么小的正整数1()2δδ<,只要取,2x x δδ'''==,则虽有2x x δδ'''-=<但1111x x δ-=>''',所以()1()f x g x x=在()0,1内不一致连续. 同理可证()1()f x g x x=在()0,+∞也不一致连续 五同一函数在区间上的一致连续性我们探讨当函数()f x 分别在区间12,X X 上一致连续,且区间1X 的右端点为1c X ∈,区间2X 的左端点也为2c X ∈（12,X X 可分别为有限或无限区间）,()f x 在区间12X X X =上的一致连续性.结论：当函数()f x 分别在区间12,X X ,上一致连续,则()f x 在区间12X X X =上是一致连续的.证明:任给0ε>,由()f x 在1X 和2X 上的一致连续性,分别存在正数,1δ和2δ,使得对任何1,x x X '''∈,只要1x x δ'''-<,就有()()f x f x ε'''-<;又对任何2,x x X '''∈,只要2x x δ'''-<,也有()()f x f x ε'''-<成立.点c 作为1X 的右端点,()f x 在点c 为左连续,作为2X 的左端点,()f x 在点c 为右连续.故对上述的0ε>存在30δ>,当3x c δ-<时有()()2f x f c ε-<.令{}123min ,,δδδδ=,对任何,x x X '''∈,x x δ'''-< ,分别讨论以下两种情形:（i ）,x x '''同时属于1X 或同时属于2X ,则()()f x f x ε'''-<成立.（ii ）,x x '''分别属于1X 与2X ,设12,x X x X '''∈∈则x c c x x x '''''-=-<-3δδ<< 故由()()2f x f c ε-<得()()2f x f c ε'-<.同理得()()2f x f c ε''-<.从而也有()()f x f x ε'''-<成立.这就证明了()f x 在区间12X X X =上是一致连续的. 例:证明函数sin ()x f x x=在每个区间()()121,0,0,1X X =-=,内一致连续.但在()()121,00,1X X X ==-非一致连续.证明:先证()f x 在()11,0X =-内一致连续,由于()sin sin (),1,0x x f x x x x ==-∈-所以()f x 在()1,0-内连续.构造新函数,令()1,0()(),1,0sin1,1x F x f x x x -=⎧⎪=∈-⎨⎪-=-⎩,则()F x 在[]1,0-上连续,即证()f x 在()1,0-内一致连续.类似可证()f x 在()0,1内一致连续.,只需构造()1,0()(),0,1sin1,1x G x f x x x =⎧⎪=∈⎨⎪=⎩.最后证明()f x 在()()121,00,1X X X ==-内非一致连续.由于()()sin ,1,0()sin ,0,1x x x f x x x x⎧-∈-⎪⎪=⎨⎪∈⎪⎩再由于0sin lim 1x x x →=，由函数极限的性质知存在1,εδ=∀,都存在()1120,2x X X δ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,使11sin 0.5x x >.令11,x x x x '==-,那么12,x x X X '∈,且x x δ'-<而()111111sin sin sin ()()21x x x f x f x x x x -'-=-=>-故()f x 在()()121,00,1X X X ==-内非一致连续.六 参考文献[1]《数学分析》（下册）[M]华东师范大学数学系编 高等教育出版社[2]《数学分析中的典型问题和方法》[M] 裴礼文 高等教育出版社 2010,3[3]《数学分析题解精粹》[M] 钱吉林 崇文书局 2010.4[4]《吉米多维奇数学分析习题集选集》（上）[M] 黄光谷黄川蔡晓英李杨华中科技大学出版社[5]《数学分析例题解析及难点注释》（一元函数部分）[M] 李惜文西安交通大学出版社。