函數連續性:從直觀上看,函數連續性指的是函數值 $f(x)$ 隨自變量 $x$ 變化的特性,當自變量 $x$ 的變化越小時,所引起的因變量
$f(x)$ 的變化也越小,即函數值無躍變。要說明函數在某一個點連續,只需說明自變量在趨近該點時函數值的變化是連續的,使用極
限來描述這個動態的過程。函數 $f(x)$ 在某一個點 $x_{0}$ 處連續必須同時滿足 3 個條件:
1)函數在 $x_{0}$ 處有定義
2)$\lim_{x\rightarrow x_{0}}f(x)$ 存在
3)$\lim_{x\rightarrow x_{0}}f(x) = f(x_{0})$
函數的連續性是由極限得到的,按照極限的定義知:這個函數首先必須在 $x_{0}$ 的鄰域內有定義。
鄰域內每個點都有定義並不代表函數在該鄰域連續,如狄利克雷函數就處處不連續,卻處處有定義。
也就是說:函數在一個點連續,只是說明函數在該點鄰域內的變化是連續的,無法說明函數在該點鄰域內連續。
舉個例子:函數 $f(x) = x^{2}D(x)$ 只在 $x = 0$ 處連續,說明在 $x = 0$ 的鄰域內,函數值隨自變量的變化是連續的,這是由於
函數 $D(x)$ 的稠密性造成的,鄰域內雖然處處不連續,但卻處處有定義。
函數間斷:函數 $f(x)$ 在某一個點 $x_{0}$ 的去心鄰域有定義,但在點 $x_{0}$ 不連續,即上面三個條件不全滿足,則函數在該點間斷,
該點為間斷點。間斷點可以有定義也可無定義,間斷只是考慮極限,而極限只與該點左右極限有關,和點的取值無關。
1)第一類間斷點
a. 可去間斷點:函數 $f(x)$ 在 $x_{0}$ 處左右極限都存在且相等,即該點處極限存在。若 $f(x)$ 在 $x_{0}$ 處有定義,則$\lim_{x\rightarrow x_{0}}f(x) \neq f(x_{0})$。
b. 跳躍間斷點:$f(x)$ 在 $x_{0}$ 處左右極限都存在但不相等。
2)第二類間斷點
a. 無窮間斷點:左右極限至少有一個不存在(不存在就是為 $\infty$ )。
b. 振盪間斷點:間斷點處的極限振盪不存在,此處是振盪不存在,並不是極限為無窮。下圖函數,當 $x\rightarrow 0$,函數值在 -1和1之間交替取值。