✨Hàm liên tục
Trong toán học, một hàm liên tục hay hàm số liên tục là một hàm số không có sự thay đổi đột ngột trong giá trị của nó, gọi là những điểm gián đoạn. Chính xác hơn, thay đổi rất ít đầu vào của hàm liên tục thì sự chênh lệch của đầu ra cũng nhỏ tùy ý. Một hàm số không liên tục còn gọi là hàm gián đoạn. Đến trước thế kỷ 19, các nhà toán học phần lớn sử dụng những khái niệm liên tục cảm tính, dẫn đến những nỗ lực chặt chẽ hóa nó như là định nghĩa epsilon–delta.
Dạng định nghĩa epsilon-delta được đề cập đầu tiên bởi Bernard Bolzano năm 1817. Định nghĩa liên tục ban đầu liên quan đến giới hạn được đưa ra bởi Augustin-Louis Cauchy. Cauchy định nghĩa liên tục của như sau: Một sự tăng vô cùng nhỏ của biến độc lập luôn luôn là một sự thay đổi tăng vô cùng nhỏ của . Cauchy định nghĩa trên một lượng vô cùng nhỏ của biến, định nghĩa của ông ta rất gần với định nghĩa của chúng ta sử dụng ngày nay.
Tính liên tục của hàm số là một khái niệm quan trọng trong tô pô học. Phần mở đầu của bài viết này tập trung vào trường hợp đặc biệt khi đầu vào và đầu ra của hàm số là những số thực. Một dạng mạnh hơn của tính liên tục là liên tục đều. Ngoài ra, bài viết này cũng có định nghĩa cho những trường hợp hàm số giữa hai không gian mêtric. Trong lý thuyết thứ tự, đặc biệt là lý thuyết miền, ta có khái niệm liên tục gọi là tính liên tục Scott.
Định nghĩa chính thức và phân biệt giữa liên tục điểm và liên tục đều được đưa ra đầu tiên bởi Bolzano vào năm 1830 nhưng điều đó không được công bố mãi đến năm 1930. Eduard Heine công bố lần đầu tiên định nghĩa liên tục đều năm 1872, nhưng dựa trên những ý tưởng từ bài giảng của Peter Gustav Lejeune Dirichlet năm 1854.
Một ví dụ đơn giản, hàm số thể hiện chiều cao của một cây đang mọc tại thời gian có thể được coi là liên tục. Ngược lại, hàm số chỉ số tiền trong một tài khoản ngân hàng tại thời gian là không liên tục, vì nó sẽ "nhảy" mỗi lần một số tiền được gửi vào hay rút ra.
Lịch sử
Dạng định nghĩa epsilon-delta được đề cập đầu tiên bởi Bernard Bolzano năm 1817. Định nghĩa liên tục ban đầu liên quan đến giới hạn được đưa ra bởi Augustin-Louis Cauchy. Cauchy định nghĩa liên tục của như sau: Một sự tăng vô cùng nhỏ của biến độc lập luôn luôn là một sự thay đổi tăng vô cùng nhỏ của . Cauchy định nghĩa trên một lượng vô cùng nhỏ của biến, định nghĩa của ông ta rất gần với định nghĩa của chúng ta sử dụng ngày nay.
Định nghĩa chính thức và phân biệt giữa liên tục điểm và liên tục đều được đưa ra đầu tiên bởi Bolzano vào năm 1830 nhưng điều đó không được công bố mãi đến năm 1930. Eduard Heine công bố lần đầu tiên định nghĩa liên tục đều năm 1872, nhưng dựa trên những ý tưởng từ bài giảng của Peter Gustav Lejeune Dirichlet năm 1854.
Hàm số thực
Định nghĩa
thumb|upright=1.5|Hàm số liên tục trên tập xác định , nhưng không liên tục trên toàn bộ vì nó không có nghĩa tại
Một hàm số thực, ở đây nghĩa là hàm số từ tập số thực đến tập số thực, có thể được biểu diễn bằng đồ thị trong mặt phẳng tọa độ; một hàm số như thế là liên tục nếu, nói đại khái, đồ thị của nó là một đường duy nhất không bị đứt gãy chạy trên toàn tập số thực. Một định nghĩa chính xác hơn được đưa ở dưới.
Định nghĩa chặt chẽ cho tính liên tục của hàm số thực thường sử dụng khái niệm giới hạn. Hàm số theo biến được gọi là liên tục tại điểm trên trục số thực nếu giới hạn của khi tiến tới , bằng giá trị ; và hàm số được gọi là liên tục nếu nó liên tục tại mọi điểm. Một hàm số được gọi là gián đoạn tại một điểm khi nó không liên tục tại điểm đó. Những điểm này gọi là các điểm gián đoạn.
Có một số cách hiểu khác nhau cho tính liên tục của hàm số. Do đó, khi sử dụng khái niệm liên tục, cần phải cẩn thận coi ý nghĩa liên tục nào được dùng. Khi nói một hàm số là liên tục, người ta có thể mang một trong các ý nghĩa sau:
- Hàm số liên tục tại mọi điểm trong tập xác định của nó. Theo nghĩa này, hàm số liên tục trên tập xác định là tất cả số thực , số nguyên bất kỳ.
- Tại giá trị biên của tập xác định, chỉ xét giới hạn một bên. Ví dụ, hàm số , với tập xác định là các số thực không âm, chỉ có giới hạn bên phải tại . Trong trường hợp này chỉ cần giới hạn một bên của hàm số bằng giá trị của hàm số, tức có thể coi là liên tục trên toàn bộ tập số thực không âm.
- Hàm số liên tục tại mọi số thực. Theo nghĩa này, hai hàm số nêu trên không liên tục, còn các hàm đa thức, hàm sin, cosin, và hàm mũ đều liên tục.
Sử dụng ký hiệu toán học, có vài cách để định nghĩa hàm liên tục theo một trong ba cách hiểu nói trên.
Đặt là hàm số định nghĩa trên một tập con của tập số thực . Tập con này là tập xác định của . Một số khả năng cho bao gồm: : ( là toàn bộ tập số thực), hoặc với các số thực , , : ( là một khoảng đóng), hay : ( là một khoảng mở).
Trong trường hợp là một khoảng mở, và không phải là giá trị biên của tập xác định, và các giá trị và không ảnh hưởng đến tính liên tục của trên .
Định nghĩa liên tục theo giới hạn của hàm
Hàm gọi là liên tục tại điểm trên miền xác định nếu giới hạn của khi tiến dần về tồn tại và bằng giá trị của . Ta viết:
hay chính là 3 điều kiện sau: 1 là xác định tại , 2 là giới hạn bên vế trái là tồn tại, thứ 3 là giá trị của giới hạn phải bằng .
Hàm là liên tục nếu liên tục tại mọi điểm trong miền xác định.
Định nghĩa theo giới hạn của dãy
Cho dãy bất kì trên miền xác định hội tụ về , thì tương ứng dãy hội tụ về
Biểu diễn liên tục theo epsilon–delta Đồ thị hàm
Định nghĩa liên tục theo epsilon–delta
Cho số thực bất kỳ , tồn tại số thực sao cho với mọi trong miền xác định của với , giá trị của thỏa