1.基本概念
约翰·彼得·古斯塔夫·勒热纳·狄利克雷(1805-1859),德国数学家,创立了现代函数的正式定义。
狄利克雷提出了一个非常古怪的函数,叫做狄利克雷函数,专门有个符号D(X)来表示:
特点:
狄利克雷函数,因为无理数、有理数的混杂,所以函数值也是互相参杂,可以直观的想象,该函数:
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画不出图像
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处处没有极限
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处处不连续
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这是一个有界函数
其实也可以勉强画出它的图像,在宏观角度下看
但实际上它的图像不是正真连续的直线,在微观上看,这两条直线应该充满了许多的小洞,因为实数是由有理数,无理数才可以铺满它。
所以狄利克雷函数并不是连续函数。(连续函数的定义需满足:1.在此处有定义;2.在此区间内有极限)因为它虽然在实数范围内有定义,但是函数图像来回波动,没有一个确切的极限。
用严谨的数学表达式可以写成如下格式:
大白话解释:
(1)首先第一个明白什么是有理数,无理数,小学我们就学过,无理数是无限不循环小数,有理数是有限小数或无限循环小数,任何一个有理数后可以化为分数的形式,而无理数则不能。
注意:(3.000也是有限小数,也就是说整数可以化成小数形式,即所有整数都是有理数)
(2)狄利克雷函数可以构造单点连续函数
虽然说狄利克雷函数不是一个连续函数,但是却可以利用它构造连续函数,确切来说可以利用它来构造在某个区间或者某个点连续的函数。
首先你已经知道了狄利克雷函数虽然不是连续函数,但是它是一个有界函数【0,1】,我们必须了解有界与连续有什么关系。
有界与连续:如果一个函数有界,并且这个函数单调(单调递增,递减,不变都可以),那么这个函数有极限。
通过上述分析,我相信你一定明白了,对于狄利克雷函数函数在构造连续函数方面的优点在哪里了,就是它是一个一个有界函数,那么在给它加上个单调的装备,它就可以变身连续函数了。
首先你要明白,数学中的“连续”是定义在点上的概念,而非某一线段。
所以自然而然存在单点连续函数,请注意,这个单点连续函数只在这个点上连续。
下面是狄利克雷函数构造的单点连续函数。
并且根据狄利克雷函数的性质,仅在点连续,这是一个单点连续的函数。
上面稀里哗啦一大堆,大白话就是说函数:在x=0处有定义,且在x->0时函数极限存在,所以这个函数在x=0处连续。
自然,狄利克雷函数可以构造单点连续函数,自然多点连续函数也是小菜一碟。如下:
构造出仅在点连续的函数
好了,狄利克雷函数就到这里了。