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定理証明済み

微分可能性は連続性を含意する

内容

f:(a,b)→Rf:(a,b)\to\mathbb{R} が x0∈(a,b)x_0\in(a,b) で微分可能ならば、ff は x0x_0 で連続である。

なぜ正しいのか?

ある点で明確な接線の傾きを持つ曲線は、その点で跳躍することはできない:微分可能性は連続性より厳密に強い条件であり、逆は成り立たない。f(x)=|x| の x=0 における鋭い角がその例であり、そこでは連続だが微分可能ではない。

証明の概略

x≠x0x\neq x_0 が x0x_0 の近くにあるとき、f(x)−f(x0)=f(x)−f(x0)x−x0⋅(x−x0)f(x)-f(x_0) = \frac{f(x)-f(x_0)}{x-x_0}\cdot(x-x_0) と書く。x→x0x\to x_0 のとき、最初の因子は(微分可能性の定義により)有限な値 f′(x0)f'(x_0) に近づき、2番目の因子は 00 に近づく。有限な極限に収束する量と 00 に収束する量の積は 00 に近づくので、f(x)−f(x0)→0f(x)-f(x_0)\to 0 となり、すなわち ff は x0x_0 で連続である。

証明者

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ステップごとの証明

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参考文献

  1. Augustin-Louis Cauchy (1823). Résumé des leçons données à l'École royale polytechnique sur le calcul infinitésimal
  2. Walter Rudin (1976). Principles of Mathematical Analysis