半連續性

在數學分析中,半連續性是實值函式的一種性質,分成上半連續與下半連續,半連續性較連續性弱。

形式定義

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

設 為拓撲空間, 而為實值函式。若對每個 ε > 0 都存在的開鄰域使得 ,則稱在上半連續。該條件也可以用上極限等價地表述:

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

若在上的每一點都是上半連續,則稱之為上半連續函式。

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

下半連續性可以準此定義:若對每個 ε > 0 都存在的開鄰域使得,則稱在下半連續。用下極限等價地表述為:

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

若在上的每一點都是下半連續,則稱之為 下半連續函式

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

拓撲基賦予實數線較粗的拓撲,上半連續函式可以詮釋為此拓撲下的連續函式。若取基為,則得到下半連續函式。

例子

考慮函式

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

此函式在上半連續,而非下半連續。

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

下整數函式處處皆上半連續。同理,上整數函式處處皆下半連續。

圖1 上半連續函式的例子 圖1 上半連續函式的例子
圖2 下半連續函式的例子 圖2 下半連續函式的例子

性質

一個函式在一點連續的充要條件是它在該點既上半連續也下半連續。

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

若在某一 點上半連續,則亦然;若兩者皆非負,則在該點也是上半連續。若在一點上半連續,則在該點下半連續,反之亦然。

半連續性 半連續性

若為緊集(例如閉區間),則其上的上半連續函式必取到極大值,而下半連續函式必取到極小值。

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

設為下半連續函式序列,而且對所有有

半連續性 半連續性
半連續性 半連續性

則是下半連續函式。

開集的指示函式為下半連續函式,閉集的指示函式為上半連續函式。

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