Властивості функцій, неперервних на відрізку

Визначення. Якщо функція f (x) визначена на відрізку [a, b], неперервна в кожній точці інтервалу (a, b), в точці a неперервна справа, в якій точці b неперервна зліва, то кажуть, що функція f (x) неперервна на відрізку [a, b].

Іншими словами, функція f (x) неперервна на відрізку [a, b], якщо виконані три умови:

Для функцій, безперервних на відрізку, розглянемо деякі властивості, які сформулюємо у вигляді наступних теорем, не проводячи доказів.

Теорема 1. Якщо функція f (x) неперервна на відрізку [a, b], то вона досягає на цьому відрізку свого найменшого і свого максимального значення.

Ця теорема стверджує (рис. 1.15), що на відрізку [a, b] знайдеться така точка x1. що f (x1) ≤ f (x) для будь-яких x з [a, b] і що знайдеться точка x2 (x2 [a, b]) така, що

Значення f (x1) є найбільшим для цієї функції на [a, b], а f (x2) - найменшим. Позначимо: f (x1) = M, f (x2) = m. Так як для f (x) виконується нерівність:. то отримуємо наступне наслідок з теореми 1.

Слідство. Якщо функція f (x) неперервна на відрізку, то вона обмежена на цьому відрізку.

Теорема 2. Якщо функція f (x) неперервна на відрізку [a, b] і на кінцях відрізка приймає значення різних знаків, то знайдеться така внутрішня точка x0 відрізка [a, b], в якій функція звертається в 0, тобто .

Ця теорема стверджує, що графік функції y = f (x), безперервної на відрізку [a, b], перетинає вісь Ox хоча б один раз, якщо значення f (a) і f (b) мають протилежні знаки. Так, (рис. 1.16) f (a)> 0, f (b) <0 и функция f(x) обращается в 0 в точках x1. x2. x3 .

Теорема 3. Нехай функція f (x) неперервна на відрізку [a, b], f (a) = A, f (b) = B і
A ≠ B. (рис. 1.17). Тоді для будь-якого числа C, укладеного між числами A та B, знайдеться така внутрішня точка x0 відрізка [a, b], що f (x0) = C.

Слідство. Якщо функція f (x) неперервна на відрізку [a, b], m - найменше значення f (x), M - найбільше значення функції f (x) на відрізку [a, b], то функція приймає (хоча б один раз) будь-яке значення m, укладену між m і M, а тому відрізок [m, M] є множиною всіх значень функції f (x) на відрізку [a, b].

Зауважимо, що якщо функція неперервна на інтервалі (a, b) або має на відрізку
[A, b] точки розриву, то теореми 1, 2, 3 для такої функції перестають бути вірними.

На закінчення розглянемо теорему про існування зворотної функції. Нагадаємо, що під проміжком розуміється відрізок або інтервал, або напівінтервал кінцевий або нескінченний.

Властивості функцій, неперервних на відрізку

Теорема 4. Нехай f (x) неперервна на проміжку X, зростає (або убуває) на X і має безліччю значень проміжок Y. Тоді для функції y = f (x) існує зворотна функція x = # 966; (y), певна на проміжку Y, безперервна і зростаюча (або спадна) на Y з безліччю значень X.

Зауваження. Нехай функція x = # 966; (y) є зворотною для функції f (x). Так як зазвичай аргумент позначають через x, а функцію через y, то запишемо зворотну функцію у вигляді y = # 966; (x).

Приклад 1. Функція y = x 2 (рис. 1.8, а) на безлічі X = [0, + ∞) неперервна, зростає і має безліччю значень Y = [0, + ∞). Функція y = x 2 має зворотну функцію x = √y (рис. 1.8, б), а після переобозначеніе змінних y = √x. певну, безперервну і зростаючу на X.

Властивості функцій, неперервних на відрізку


Приклад 2. Функція y = sinx (рис. 1.19, а) безперервна, зростає на відрізку і має безліччю значень відрізок [-1, 1], тому вона має зворотну функцію y = arcsinx (рис. 1.19, б), певну, безперервну і зростаючу на відрізку [-1, 1] і має безліч значень

Властивості функцій, неперервних на відрізку

Зауважимо, що графіки взаємно обернених функцій симетричні відносно прямої y = x. Пропонуємо побудувати графіки взаємно обернених функцій:
1. y = cosx, y = arccosx;
2. y = tgx, y = arctgx;
3. y = ctgx, y = arcctgx;
4. y = e x. y = lnx.

Схожі статті