康托爾函式

康托爾函式

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連續函式可以在(x)幾乎沒任何改變的情況下,值卻有大幅增長。
首先,我們定義康托爾集C:
將基本區間[0,1]用分點1/3,2/3三等分,並除去中間的開區間(1/3,2/3),把餘下的兩個閉區間各三等分,並除去中間的開區間(1/9,2/9),(7/9,8/9)。然後再將餘下的四個閉區間用同樣的方法處理。
這樣,我們得到被去掉的開集G=(1/3,2/3)∪(1/3^2,2/3^2)∪(7/3^2,8/3^2)∪(1/3^3,2/3^3)∪(7/3^3,8/3^3)∪(19/3^3,20/3^3)∪(25/3^3,26/3^3)∪......康托爾集C=[0,1] - G。
下面,我們定義康托爾函式:
引進[0,1]中小數的三進制表示來考察,例如1/3(10)=0.1(3)(括弧中的數表示進制),2/3(10)=0.2(3),1/9(10)=0.01(3),2/9(10)=0.02(3),7/9(10)=0.21(3),8/9(10)=0.22(3),但是1/3又可表示成0.02222...(3),這裡約定用無限表示。基於此,可以發現,(1/3,2/3)區間中的數用3進制表示時,第一個不為0 的數一定是1。歸納可證,G中的點,表示成三進制時,必有一位為1,而C={0.x1x2x3...(3):每個xi為0或2}。(由此可以看到C的勢為 阿列夫)
現在定義函式f:C -->[0,1],令yi=xi/2,f(x)=0.y1y2y3...(2),其中x=0.x1x2x3...(3).
則對G中區間的端點,函式值相等。
如f(1/3)=f(0.02222...(3))=0.01111(2)=0.1(2) f(2/3)=f(0.2(3))=0.1(2) = f(1/3)
其他區間端點同樣可得。
將f的定義域擴展到[0,1],使G中區間裡的所有點的值定義為端點的值。由於C中沒有孤立點,且f在C上是單調的,這樣f:[0,1]-->[0,1],是連續的。
這個函式的導數恆等於0,但他的值卻從0增加到了1。

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