康托定理

康托定理

若函式f(x)在閉區間[a,b]上連續,則它在[a,b]上一致連續。換言之,在閉區間上連續的函式在該閉區間一致連續。

歷史上比較著名的康托(Cantor)定理,大致有下列三個:

康托定理1:閉區間上的連續實函式是一致連續的。

康托定理2:一個集合本身的勢嚴格小於其冪集的勢。

康托定理3:如果一個全序集是可列集,且是稠密的,無最大和最小值的,則它一定和有理數集序同構。

定理

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若函式在閉區間上連續,則它在上一致連續。

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設函式在區間上定義,則在上一致連續的充分必要條件是:對任何點列和,只要滿足,就成立。

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函式在有限開區間連續,則在上一致連續的充分必要條件是與存在。

證明

採用反證法。

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假設在上非一致連續,由非一致連續定義可知存在及兩點列和,,滿足

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,且。

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因為有界,由Bolzano-Weierstrass定理,存在收斂子列:

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在點列中取子列,其下標與下標相同,則由,又得到

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由於函式在點連續,因而有

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於是得到:

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但這與假設產生矛盾,從而推翻假設,得到在上的一致連續的結論。

開區間上連續但非一致連續的例子

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例:在上連續,但非一致連續。

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證:對於任意給定的,,我們通過精確地解出,來說明不存在適用於整個區間的。

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對任意,關係式 即為

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它等價於

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由此得到

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顯然,這就是。

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但是當時,,換言之,不存在對區間中一切點都適用的,因此在上非一致連續。

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