一致连续函数的积仍一致连续吗有没有什么关系(一致连续函数的乘积也一致连续)
导语:一致连续函数的积仍一致连续吗?有没有什么条件呢?
一致连续函数的积并不一定一致连续,它是有条件的。比如,在有限区间上的两个一致连续函数的积,就一致连续。
设函数f和g都在区间I上一致连续,若I为有限区间,证明:f·g在I上一致连续.
证:在有限区间I上任取一点x0, 则对任一x∈I, 都存在ε0>0,
使得f(x0)-ε0<f(x)<f(x0)+ε0,即f(x)有界, 同理g(x)有界,
∴存在M>0, 使得M>max{|f(x)|, |g(x)|},
又对任给的ε>0, 存在δ>0, 当x’,x”∈I,|x’-x”|<δ时,有
|f(x’)-f(x”)|<ε/(2M), |g(x’)-g(x”)|<ε/(2M), 从而有
|f(x’)g(x’)-f(x”)g(x”)|≤|f(x’)||g(x’)-g(x”)|+|g(x”)||f(x’)-f(x”)|<M·ε/(2M)+M·ε/(2M)=ε,
即f·g在I上一致连续.
那么有限区间这个条件是必要条件还是充分条件,抑或者是充要条件呢?其实它是一个充分条件,而非必要条件。因为只要是有限区间上的两个一致连续函数,它们的积就一致连续。而在无限区间上,虽然不能确定两个一致连续函数的积仍一致连续,但也不能确定结果不一致连续。你能证明或举例说明吗?
设函数f和g都在区间I上一致连续,若I为无限区间,举例说明:f·g在I上不一定一致连续;
证:设f(x)=g(x)=x,则f,g在R上都一致连续.
取ε0=1,对任何δ>0, 都存在n使1/n<δ
令x1=n, x2=n+1/n, 则|x1-x2|<δ,
但|x1^2-x2^2|=|x1-x2||x1+x2|=(2n+1/n)/n=2+1/n^2 >ε0.
∴f·g(x)=x^2在R上不一致连续.
设f(x)=x, g(x)=1,则f,g在R上都一致连续.
∴f·g(x)=x在R上一致连续.
综上可知,连续函数的积在无限区间上,不一定一致连续。
最后一个问题,两个一致连续函数的商,是否仍一致连续? 又有什么条件呢?这个问题就要复杂得多了。我们可以通过证明互倒的函数一致连续性的关系,再把除法转化成乘法,用积的规律来判断。所以商的规律也存在有限区间和无限区间的区别。而且互倒的函数,首先肯定不能为0,因为0的倒数没有意义。因此,它们还必须不变号,否则就在0这一点上违背连续函数的介值性定理。另外,还有一个必要条件,你知道是什么?
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