1変数連続関数の具体例 ― トピック一覧   [数学についてのwebノート]

・定数
・ f(x)= x 
・f(x)= xn
・xの多項式で定義される関数
・有理関数


※連続性定義関連ページ:1変数関数の連続性/2変数関数の連続性/n変数関数の連続性/ベクトル値関数の連続性 
※関連ページ:2変数連続関数の具体例/n変数連続関数の具体例     
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1変数関数 f(x)=c は、R上の連続関数。

定理
 1変数関数 f(x)= c (cは定数)は、R上で連続。

証明
 (証明略)

1変数関数 f(x)= x は、R上の連続関数。

定理
 1変数関数 f(x)= x は、R上で連続。
[文献]
・小平『解析入門I』§2.2-a (p.81) 

証明
 (証明略)

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1変数関数 f(x)= x2, f(x)= x3,…, xn (nは自然数)は、R上の連続関数。


定理

 任意の自然数nについて、
 1変数関数 f(x)= xn は、R上で連続。


[文献]
・小平『解析入門I』§2.2-a (p.81) 
・和達『微分積分』2-5[例3](p.35)

証明
(1) 1変数関数 f1(x)=xはR上連続(∵)であって、連続関数の積も連続であるから、
   1変数関数 f2(x)=xx=x2 は R上連続 となる。
(2) 1変数関数 f2(x)=x2 はR上連続 (∵前項)であって、連続関数の積も連続であるから、
   1変数関数 f3(x)=x2x=x3 は R上連続 となる。
(3) 1変数関数 f3(x)=x3 はR上連続 (∵前項)であって、連続関数の積も連続であるから、
   1変数関数 f4(x)=x3x=x4 は R上連続 となる。
 :
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(n) 1変数関数 fn(x)=xn はR上連続 (∵前項)であって、連続関数の積も連続であるから、
   1変数関数 fn+1(x)=xnx=xn+1は R上連続 となる。
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 :

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多項式で定義される1変数関数 f(x)=c0+c1x1+c2x2+…+cnxn (nは自然数)は、R上の連続関数。


定理

 任意の自然数nと、任意の実数c0,c1,c2,…,cnについて、
 1変数関数 f(x)=c0+c1x1+c2x2+…+cnxn は、R上で連続。

[文献]
・小平『解析入門I』§2.2-a (p.81) 
・和達『微分積分』2-6(1)(p.37)

証明
・任意の自然数nについて、1変数関数 f(x)= xn は、R上で連続。(∵)
・連続関数の定数倍も連続であるから、前項より、
    c1x1,c2x2,…,cnxn もR上で連続。 
・連続関数の和も連続であるから、前項より、
 1変数関数 f(x)=c1x1+c2x2+…+cnxn は、R上で連続。
・定数もR上で連続(∵)であって、連続関数の和は連続であるから、前項より、
 1変数関数 f(x)=c0+c1x1+c2x2+…+cnxn は、R上で連続。


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1変数有理関数は、分母が0となる点を除くR上で連続。


定理

 任意の自然数n,mと、任意の実数c0,c1,c2,…,cn,d0,d1,d2,…,dmについて、
 1変数関数 f(x)={c0+c1x1+c2x2+…+cnxn}/{d0+d1x1+d2x2+…+dmxm} 
は、d0+d1x1+d2x2+…+dmxm=0を満たす点xを除くR上で連続。

[文献]
・小平『解析入門I』§2.2-a (p.81) 
・和達『微分積分』2-6(1)(p.37)

証明
・多項式で定義された関数はR上で連続であるから、
  c0+c1x1+c2x2+…+cnxn と、d0+d1x1+d2x2+…+dmxm は、
 それぞれ、R上で連続。
・連続関数の商は、分母が0となる点を除き、連続であるから、前項より、
 d0+d1x1+d2x2+…+dmxm=0を満たす点xを除くR上で    
  1変数関数 f(x)={c0+c1x1+c2x2+…+cnxn}/{d0+d1x1+d2x2+…+dmxm} 
 は、連続となる。


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