函数

连续

如果对 $\forall \epsilon > 0$,$\exists \delta$ 满足

\begin{align} y \in \operatorname{dom} f, \quad\|y-x\| _{2} \leqslant \delta \Longrightarrow\|f(y)-f(x)\| _{2} \leqslant \epsilon \end{align}

则称函数 $f: \mathbf{R}^n \rightarrow \mathbf{R}^m$ 在 $x \in \operatorname{dom} f$ 处连续

$\operatorname{dom} f$ 表示函数 $f: \mathbf{R}^n \rightarrow \mathbf{R}^m$ 的前域。根据离散数学的相关知识,$f$ 是笛卡尔积 $\mathbf{R}^n \times \mathbf{R}^m$ 的子集,其前域(定义域)是 $\mathbf{R}^n$ 的子集。

可以用极限来描述函数的连续性:

\begin{align} \lim _{i \rightarrow \infty} f\left(x _{i}\right)=f\left(\lim _{i \rightarrow \infty} x _{i}\right) \end{align}

函数连续是指它在定义域上每个点都连续。

闭函数

对于函数 $f: \mathbf{R}^n \rightarrow \mathbf{R}$,如果对 $\forall \alpha \in \mathbf{R}$,集合 $\{x \in \operatorname{dom} f \mid f(x) \leqslant \alpha\}$ 是闭集,则称函数 $f$ 是闭函数

对于连续函数 $f: \mathbf{R}^n \rightarrow \mathbf{R}$,如果 $\operatorname{dom} f$ 是闭集,那么 $f$ 是闭函数;如果 $\operatorname{dom} f$ 是开集,那么 $f$ 是闭函数的充要条件是 $f$ 将沿着任何收敛于 $\operatorname{dom} f$ 的边界点的序列趋于 $\infty$。

来看 $\mathbf{R} \rightarrow \mathbf{R}$ 上的一些简单例子:

  • $f = x \log{x}$,$\operatorname{dom}f = (0, +\infty)$

\begin{align} \lim _{x \rightarrow 0^{+}} x \log{x} = 0 \neq \infty \end{align}

因此不是闭函数。

  • $f = \log{x}$,$\operatorname{dom}f = (0, +\infty)$

\begin{align} \lim _{x \rightarrow 0^{+}} \log{x} = -\infty \end{align}

\begin{align} \lim _{x \rightarrow +\infty} \log{x} = +\infty \end{align}

因此是闭函数。

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