我認為證明有缺陷,看看誰能找出來。
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利用有限覆蓋定理證明閉區間上的連續函數一致連續。
已知:f(x)在閉區間[a,b]上有定義,且f(x)連續。求證:f(x)在閉區間[a,b]上一致連續。
證明:
∵f(x)在[a,b]上連續
上式中的δ
0(ε,x
0)表示δ是ε和x
0的函數,而
即意味着
。
固定ε,只讓x
0在區間[a,b]上變化,則一般來說δ
0也要發生變化。當x
0取遍[a,b]上的所有實數時,[a,b]將被所有x
0的鄰域
構成的集合S覆蓋,或者說S是[a,b]的一個無限開覆蓋。
由有限覆蓋定理得S中有有限個開區間能覆蓋住[a,b],不妨設這有限個開區間構成的集合為
。
令
(∵i為有限正整數,∴δ
i為有限個,在這有限個δ
i之中一定有最小值),這個δ不再與x
0有關,是因為無論對[a,b]上的哪個數x
i,當
時,總有
。下證對任意x'和x''∈[a,b],當|x'-x''|<δ時,總有|f(x')-f(x'')|<ε。
事實上,由連續的定義,
那麼,當
時,有
顯然,ε是任意正數,那麼2ε也是任意正數,也相應地存在正數2δ。這就證明了f(x)在[a,b]上一致連續。