連續與一致連續
觀念
在 連續的 - 定義:,定義域中的 只要 就有 ; 可依賴 。一致連續 (uniformly continuous) 更強:同一個 對整個區間的所有點都有效——量詞順序從 變成 。
直覺:一致連續要求同一個 管住整個定義域,「越走越陡」或「在開端點爆掉」常是失敗的原因(但不是判準: 在 0 有垂直切線仍一致連續)。 在 上越遠越陡,不一致連續; 在 靠近 0 爆掉,不一致連續;但 在 、 在 都一致連續。
Heine–Cantor 定理:閉區間(緊緻集)上的連續函數必一致連續。導數有界 ⟹ Lipschitz 連續 ⟹ 一致連續。
一致連續是黎曼可積性證明的關鍵,也是「極限與積分能否交換」這類問題的入口;閉區間上連續函數的極值定理、中間值定理,都靠緊緻性與完備性撐著。
例題
下列哪個函數在指定區間上一致連續 (uniformly continuous)?
(A) 在
(B) 在
(C) 在
(D) 在
- ① (A)
- ② (B)
- ③ (C)
- ④ (D)
看解法與答案
一致連續: 只依賴 、不依賴位置。 在 :有界區間上可延拓到閉區間連續,仍一致連續。
其他選項都不一致連續: 在 :越遠斜率越大,同一個 撐不住; 在 :靠近 0 時在 與 之間無限快地震盪; 在 :越往右斜率越大,同一個 撐不住。
答案: (A)
用在哪裡
- 交易買權到期損益 連續但在履約價有折角,二元選擇權則在履約價直接跳躍,後者避險難度高得多。
- 工程一致連續保證:只要輸入誤差小於固定的 δ,不論工作點在哪裡輸出誤差都小於 ε,控制器才能用同一組感測精度。
插畫


學習路徑
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