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问题: 请教

证明下列函数在(-∞,+ ∞)内是连续函数
(1) y=3x^2+1
(2) y=cosx

解答:

首先两个函数的定义域都是(-∞, +∞)

对任意的一个定值 x0 ∈(-∞, +∞) (为打字方便,记 x0 = m)
(1) 取 m 的 δ 邻域:0 < |x-m| < δ,则 m-δ < x < m+δ(x≠m)
则 2m-δ < x+m < 2m+δ,则 |x+m| < 2|m|+δ
对任意给定的正数ε,要使
|f(x) - f(m)| = |(3x²+1)-(3m²+1)|
       = 3|x²-m²|
       = 3|x+m||x-m|
       < 3(2|m|+δ)δ
       < ε
只需 δ² + 3|m|δ - ε < 0
方程 δ² + 3|m|δ - ε = 0 显然有一个正根 δ1
只需取 0 < δ < δ1
则当 0<|x-m|<δ 时,必有 |f(x) - f(m)| < ε
有函数连续的 ε-δ 定义知,函数 f(x) = 3x² + 1 在 m 点连续
故 f(x) = 3x² + 1 在(-∞, +∞)内连续

(2) 对任意给定的正数ε,要使
|f(x) - f(m)| = |(cosx - cosm|
       = 2|sin[(x+m)/2]*sin[(x-m)/2]|
       = 2|sin[(x+m)/2]|*|sin[(x-m)/2]|
       < 2*1*|x-m|/2
       = |x-m|
       < ε
只需取 δ=ε
则当 0<|x-m|<δ 时,必有 |f(x) - f(m)| < ε
有函数连续的 ε-δ 定义知,函数 f(x) = cosx 在 m 点连续
故 f(x) = cosx 在(-∞, +∞)内连续