Spojitá funkce
From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
Spojitá funkce je taková matematická funkce, jejíž hodnoty se mění plynule, což si lze intuitivně představit tak, že graf funkce lze nakreslit jedním tahem, aniž by se tužka zvedla z papíru. Funkce, která není spojitá, se označuje jako nespojitá.
Mnoho matematických konstrukcí vyžaduje spojitost funkce jako nutnou podmínku, např. derivace, primitivní funkce apod.
Pro reálné funkce reálné proměnné lze spojitost funkce definovat následovně:
- Funkce je v bodě spojitá, právě když platí .
- Funkce je na intervalu spojitá, právě když pro každé platí .
Remove ads
Definice
O funkci řekneme, že je spojitá v bodě , pokud ke každému libovolně malému číslu existuje takové číslo , že pro všechna , pro něž platí , platí také . Velikost čísla může záviset nejen na volbě čísla , ale i na volbě bodu .
Funkci označujeme jako spojitou zprava resp. zleva, pokud k libovolnému existuje takové , že pro všechna resp. , tzn. pro všechna z pravého resp. levého okolí bodu , platí . Funkce je spojitá tehdy, je-li spojitá zprava i zleva.
Uvedenou Cauchyho definici lze formulovat také pro funkci proměnných. O funkci o proměnných řekneme, že je spojitá v bodě , pokud ke každému libovolně malému číslu existuje takové číslo , že pro všechny body z okolí bodu , tzn. pro body jejichž vzdálenost splňuje podmínku , platí .
Remove ads
Stejnoměrná spojitost


Funkce je stejnoměrně spojitá, jestliže obrazy a sobě dostatečně blízkých bodů a jsou si také dostatečně blízko a tato vlastnost nezávisí na volbě blízkých bodů, ale pouze na jejich (dostatečně malé) vzdálenosti.
Definice
- Nechť a jsou metrické prostory. Funkci nazveme stejnoměrně spojitou, pokud k libovolnému existuje takové, že pro libovolné dva body platí, že pokud , tak .
- Mějme funkci definovanou na intervalu , pro niž k libovolnému existuje takové, že pro libovolné dva body z intervalu splňující podmínku platí . Pak říkáme, že funkce je stejnoměrně spojitá na intervalu .
- Mějme funkci , kde a , pak říkáme, že funkce je stejnoměrně spojitá, pokud pro každou dvojici reálných posloupností a splňujících podmínku platí .
Povšimněme si rozdílů oproti definici jen spojité funkce, konkrétně pořadí kvantifikátorů, u stejnoměrně spojité funkce hodnota závisí pouze na velikosti , a nikoli na bodu .
Vlastnosti
- Spojitost funkce je lokální vlastnost funkce; zkoumáme, zda funkce je, či není spojitá v každém jednotlivém bodě. Pokud řekneme, že funkce je spojitá na intervalu, pak tím myslíme, že je spojitá v každém bodě tohoto intervalu. Oproti tomu stejnoměrná spojitost je vlastnost globální.
- Každá stejnoměrně spojitá funkce je spojitá.
- Složení dvou stejnoměrně spojitých funkcí je stejnoměrně spojité.
- Spojitá funkce na kompaktu je stejnoměrně spojitá. Speciálně každá spojitá funkce na omezeném uzavřeném intervalu je stejnoměrně spojitá.
- Pokud je reálná funkce spojitá na intervalu a existuje vlastní limita , pak je funkce na intervalu stejnoměrně spojitá.
Příklady
- Funkce je pro stejnoměrně spojitá na celé reálné ose.
- Exponenciální funkce je spojitá na celé reálné ose, ale není na ní stejnoměrně spojitá.
- Nechť je metrický prostor. Pak je stejnoměrně spojitá funkce.
Remove ads
Absolutní spojitost
Absolutní spojitost funkce zesiluje stejnoměrnou spojitost. Na rozdíl od ní se ale neomezuje na jeden dostatečně malý interval a velikost jeho obrazu, nýbrž klade nároky i na systémy (malých) intervalů.
Definice
Funkce je absolutně spojitá na intervalu , jestliže k libovolnému existuje takové , že pro každý systém intervalů , pro který je a platí .
Ekvivalentní definice
Funkce je absolutně spojitá na právě tehdy, když
- je rozdílem dvou neklesajících spojitých funkcí
- taková, že
- taková, že .
Pokud a , pak je absolutně spojitá na .
Vlastnosti
- Je-li funkce absolutně spojitá na intervalu , pak je na tomto intervalu spojitá.
- Každá absolutně spojitá funkce je stejnoměrně spojitá a tedy spojitá.
- Součet a rozdíl dvou absolutně spojitých funkcí je také absolutně spojitý.
- Spojitost neimplikuje absolutní spojitost - Cantorova funkce je spojitá, ale není absolutně spojitá.
- Stejnoměrná spojitost neimplikuje absolutní spojitost - Cantorova funkce je stejnoměrně spojitá, ale není absolutně spojitá.
- Absolutně spojitá funkce má derivaci skoro všude a platí: .
Příklady
- Funkce je absolutně spojitá.
Remove ads
Lipschitzovská spojitost
Podrobnější informace naleznete v článku Lipschitzovsky spojité zobrazení.
Definice
Funkce je na svém definičním oboru lipschitzovsky spojitá, pokud existuje konstanta tak, že pro každé z definičním oboru platí:
- .
Lipschitzovská funkce je absolutně spojitá.
Remove ads
Polospojitost

Podrobnější informace naleznete v článku Polospojitá funkce.
Přesněji funkce polospojitá shora a funkce polospojitá zdola jsou pojmy používané v matematické analýze. Jsou to vlastnosti reálných funkcí, které jsou slabší než spojitost, nicméně dány dohromady již spojitost implikují. Každá z nich je tedy sama o sobě jen „půl spojitosti“. Funkce je shora polospojitá v bodě , pokud pro body blízké bodu není o moc větší než . Funkce je zdola polospojitá v bodě , pokud pro body blízké bodu není o moc menší než .
Remove ads
Spojitost komplexní funkce
Komplexní funkce je spojitá v bodě části komplexní roviny , na které je definovaná, jestliže platí:
- .
Je-li funkce spojitá v každém bodě oblasti , pak říkáme, že je spojitá na oblasti .
Remove ads
Věty o spojitosti
- Heineho věta říká, že funkce definovaná na prstencovém okolí bodu je v bodě spojitá, právě když pro každou posloupnost čísel z uvedeného okolí bodu takovou, že a platí .
- Weierstrassova věta říká, že je-li funkce spojitá na uzavřeném intervalu , pak na intervalu existuje alespoň jeden bod takový, že pro všechna . Jedná se o maximum funkce na intervalu . Současně také existuje alespoň jeden bod takový, že pro všechna . Jedná se o minimum funkce na intervalu . Funkce spojitá na uzavřeném intervalu je tedy na tomto intervalu také ohraničená.
- Weierstrassova aproximační věta říká, že máme-li funkci spojitou na intervalu , pak pro každé existuje polynom takový, že pro všechna .
- Bolzanova věta říká, že je-li funkce spojitá na uzavřeném intervalu a splňuje-li podmínku , pak existuje alespoň jeden bod takový, že .
- Darbouxova věta říká, že je-li funkce spojitá na uzavřeném intervalu , pak pro a platí , tj. ke každému existuje tak, že .
Poznamenejme, že v anglické a francouzské matematické literatuře se pod pojmem Darbouxova věta rozumí většinou věta říkající, že derivace diferencovatelné funkce na otevřeném intervalu má tzv. vlastnost nabývání mezihodnot. V části ruské matematické literatury se pod pojmem Darbouxova věta rozumí věta uvedená v předchozím odstavci.
Remove ads
Body nespojitosti
Související informace naleznete také v článku Singularita (matematika).
Body, v nichž daná funkce není spojitá, označujeme jako body nespojitosti:
Pokud v bodě existuje vlastní oboustranná limita, avšak je různá od funkční hodnoty v bodě , tj. , pak v bodě nastává odstranitelná nespojitost funkce , funkci lze v bodě předefinovat.
Bod nespojitosti prvního druhu funkce - takový bod , v němž existují obě vlastní limity zprava i zleva, avšak tyto limity mají rozdílné hodnoty, tj. . Rozdíl mezi těmito čísly, tj. , nazýváme skokem funkce v bodě .
Bod nespojitosti druhého druhu funkce - takový bod , v němž neexistuje alespoň jedna z vlastních jednostranných limit.
Funkci, která je definována na intervalu , označíme jako po částech spojitou, je-li spojitá ve všech bodech intervalu s výjimkou konečného počtu bodů, v nichž má nespojitost prvního druhu.
Remove ads
Vlastnosti
- Má-li funkce v bodě konečnou derivaci, pak je v bodě také spojitá.
- Pokud je funkce spojitá v bodě a funkce spojitá v bodě , pak složená funkce je spojitá v bodě .
Příklady

- Všechny polynomické funkce, exponenciální funkce, sinus a kosinus a funkce absolutní hodnota jsou spojité v celém oboru reálných čísel.
- Racionální funkce, logaritmy, tangens a kotangens jsou spojité na svém definičním oboru (ale nejsou definované pro všechna reálná čísla). Obecněji, všechny elementární funkce jsou spojité v každém bodě svého definičního oboru.
- Funkce signum (znaménko) je nespojitá v bodě x = 0. I velmi malá změna hodnoty kolem tohoto bodu způsobí velkou změnu hodnoty: sgn −0,001 = −1, ale sgn 0,001 = 1. V tomto bodě je bod nespojitosti prvního druhu. Funkce má skok o velikosti 2.
- Funkce pro získání nejbližšího menšího celého čísla je nespojitá v každém celém čísle. V každém z těchto bodů je bod nespojitosti prvního druhu se skokem o velikosti 1.
- Extrémním příkladem je tzv. Dirichletova funkce, která je definovaná pro všechna reálná čísla, ale v žádném bodě není spojitá. Tato funkce má v každém bodě bod nespojitosti druhého druhu.
- Funkce není definovaná v bodě a má zde konečnou limitu Jedná se tedy o odstranitelnou nespojitost. Spojitým dodefinováním funkční hodnoty v počátku vznikne funkce sinc.
Remove ads
Literatura
- BARTSCH, Hans-Jochen. Matematické vzorce. 4. vyd. Praha: Academia, 1994. 832 s. ISBN 80-200-1448-9.
- JARNÍK, Vojtěch. Diferenciální počet I. 7. vyd. Praha: Academia, 1984. 392 s.
Související články
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads