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为什么不连续的函数一定不可导:你能想象处处连续处处不可导的函数什么样子吗

为什么不连续的函数一定不可导:你能想象处处连续处处不可导的函数什么样子吗证明略。有了这两个定理,下面继续证明这个无穷级数在负无穷到正无穷区域内连续。一致收敛的Weierstrass判别法:证明略。第二个定理是对于一致收敛的函数项级数,极限运算与无限求和运算可以交换顺序。连续性定理:

对于连续函数大家都知道,一般我们所接触的连续函数都能找到在一段区域里可导。而在数学的发展过程中,数学家猜测有没有处处连续又处处不可导的函数呢?一般的函数把它局部放大,当它放大到一定程度,就会是一条光滑的曲线。只要光滑就肯定可导。那么处处连续处处不可导的函数,不管怎么放大,一定不会出现光滑的曲线,后来这样函数被数学家找到了,现在给出Van Der Waerden在1930年找到的一个函数,是用无穷级数表示的:

为什么不连续的函数一定不可导:你能想象处处连续处处不可导的函数什么样子吗(1)

首先证明这个无穷级数在负无穷到正无穷区域内连续。

该证明需要用到函数项级数里的两个定理,第一个是函数项级数一致收敛的Weierstrass判别法。这里先解释一下一致收敛

为什么不连续的函数一定不可导:你能想象处处连续处处不可导的函数什么样子吗(2)

一致收敛其实就是函数项级数在各个点的收敛速度一致,收敛速度与函数点的位置无关

一致收敛的Weierstrass判别法:

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证明略。第二个定理是对于一致收敛的函数项级数,极限运算与无限求和运算可以交换顺序。

连续性定理:

为什么不连续的函数一定不可导:你能想象处处连续处处不可导的函数什么样子吗(4)

证明略。有了这两个定理,下面继续证明这个无穷级数在负无穷到正无穷区域内连续。

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