Loading...
 

Funkcja nieciągła. Typy nieciągłości funkcji

Definicja 1: Funkcja nieciągła


Funkcję \( f \) nazywamy funkcją nieciągłą, gdy nie jest ona ciągła w co najmniej jednym punkcie swojej dziedziny. Każdy taki punkt nazywamy punktem nieciągłości funkcji.

Uwaga 1:


Funkcja \( f \) nieciągła w punkcie \( x_0 \) może, ale nie musi, być ciągła jednostronnie w tym punkcie.

Przykład 1:


Dobierzemy wartość parametru \( A \) tak, by funkcja dana wzorem

\( f(x)=\left\{ \begin{array}{ll} {{e^x-1}\over {3x}} & \textrm{dla } x<0\\ A & \textrm{dla } x=0\\ {\ln (x+1)}\over {x} & \textrm{dla } x>0\\ \end{array} \right. \)
była nieciągła.

Rozwiązanie
Dziedziną funkcji \( f \) jest cały zbiór liczb rzeczywistych. Żeby funkcja była nieciągła wystarczy, by była nieciągła w przynajmniej jednym punkcie. Weźmy pod uwagę punkt \( x_0=0 \) . Nie istnieje granica funkcji w tym punkcie, gdyż granice jednostronne są różne.
\( \lim\limits_{x\to 0^-}f(x)=\lim\limits_{x\to 0^-} \frac{e^x-1}{3x}=\lim\limits_{x\to 0^-}{1\over 3}\cdot {e^x-1\over x}={1\over 3} \).
\( \lim\limits_{x\to 0^+}f(x)=\lim\limits_{x\to 0^+}{{\ln(x+1)}\over x}=1 \).
Nie jest spełniony pierwszy warunek definicyjny ciągłości, więc niezależnie od doboru stałej \( A \) (wartości funkcji w zerze), funkcja \( f \) nie jest ciągła w \( x_0=0 \) , zatem \( f \) nie jest funkcją ciągłą.
(Zauważmy, że obliczając granice jednostronne skorzystaliśmy z istnienia dwóch granic podstawowych (wyrażeń nieoznaczonych) \( \lim\limits_{x\to 0}{{e^x-1}\over x}=1 \) oraz \( \lim\limits_{x\to 0}{{\ln(x+1)}\over x}=1 \). Z istnienia tych granic wynika istnienie odpowiednich granic jednostronnych.)
Odpowiedź

Jako \( A \) możemy przyjąć dowolna liczbę rzeczywistą.

Przykład 2:


Dobierzemy wartość parametru \( A \) tak, by funkcja dana wzorem

\( f(x)=\left\{ \begin{array}{ll} {{e^x-1}\over {3x}} & \textrm{dla } x<0\\ A & \textrm{dla } x=0\\ {\ln (x+1)}\over {x} & \textrm{dla } x>0\\ \end{array} \right. \)
była nieciągła w \( x_0=0 \) i jednocześnie lewostronnie ciągła w \( x_0 \),

Rozwiązanie
Aby funkcja była lewostronnie ciągła w \( x_0=0 \) wartość funkcji w zerze musi być równa lewostronnej granicy tej funkcji w zerze. Mamy:
\( f(0)=A,\quad \lim\limits_{x\to 0^-}f(x)={1\over 3} \)
czyli musimy przyjąć \( f(0)={1\over 3} \), skąd \( A={1\over 3} \).
Odpowiedź

Dla \( A={1\over 3} \) funkcja nieciągła \( f \) jest lewostronnie ciągła w zerze.

Przykład 3:


Dobierzemy wartość parametru \( A \) tak, by funkcja dana wzorem

\( f(x)=\left\{ \begin{array}{ll} {{e^x-1}\over {3x}} & \textrm{dla } x<0\\ A & \textrm{dla } x=0\\ {\ln (x+1)}\over {x} & \textrm{dla } x>0\\ \end{array} \right. \)
była nieciągła w \( x_0=0 \) i jednocześnie prawostronnie ciągła w \( x_0 \).

Rozwiązanie
Podobnie jak w poprzednim przypadku, aby funkcja była prawostronnie ciągła w \( x_0=0 \), musi zachodzić równość
\( f(0)=\lim\limits_{x\to 0^+}f(x) \),
czyli
\( A=1 \).
Odpowiedź
Dla \( A=1 \) funkcja \( f \) nieciągła w zerze jest w tym punkcie funkcją prawostronnie ciągłą.



Gdy (jak w powyższym przykładzie) w punkcie nieciągłości \( x_0 \) istnieją skończone granice jednostronne ale są różne, to mówimy, że funkcja ma w \( x_0=0 \) nieciągłość typu „skok”.

: C1. Nieciągłość typu „skok”.
Rysunek 1: C1. Nieciągłość typu „skok”.

Ilustracja do uwag o nieciągłości typu
Rysunek 2: Ilustracja do uwag o nieciągłości typu "skokowego" – funkcje odpowiednio lewostronnie i prawostronnie ciągłe w punkcie nieciągłości typu „skok”.

Zadanie 1:

Treść zadania:
Dobierzemy (jeżeli to możliwe) wartość parametru \( A \) tak, by funkcja dana wzorem

\( f(x)=\left \{ \begin{array}{ll}{{x^2-1}\over {x+1}} & \textrm{dla }x \neq-1 \\A & \textrm{dla }x=-1\end{array}\right. \)

była ciągła w \( x_0=-1 \).


Zadanie 2:

Treść zadania:
Dobierzemy (jeżeli to możliwe) wartość parametru \( A \) tak, by funkcja dana wzorem

\( f(x)=\left \{ \begin{array}{ll} {{x^2-1}\over {x+1}} & \textrm{dla }x \neq-1 \\A & \textrm{dla }x=-1\end{array}\right. \)

była nieciągła w \( x_0=-1 \).


Zadanie 3:

Treść zadania:
Dobierzemy (jeżeli to możliwe) wartość parametru \( A \) tak, by funkcja dana wzorem

\( f(x)=\left \{ \begin{array}{ll}{{x^2-1}\over {x+1}} & \textrm{dla }x \neq -1 \\A & \textrm{dla }x=-1\end{array}\right. \)

była nieciągła w \( x_0=-1 \) i jednocześnie lewostronnie ciągła w tym punkcie.

 

Uwaga 3: O nieciągłości typu ,,luka”


Gdy (jak w powyższym przykładzie) w punkcie nieciągłości \( x_0 \) istnieją skończone granice jednostronne i są sobie równe ale nie są równe wartości funkcji w tym punkcie, mówimy że jest to nieciągłość typu „luka”. Obrazowo można zauważyć, że wówczas w wykresie funkcji jest „wykuta dziura”, a wartość funkcji leży „powyżej” lub „poniżej” niej.
 : C3. Nieciągłość typu „luka”
Rysunek 3: C3. Nieciągłość typu „luka”


Ostatnio zmieniona Środa 04 z Listopad, 2015 13:32:46 UTC Autor: Anna Barbaszewska-Wiśniowska
Zaloguj się/Zarejestruj w OPEN AGH e-podręczniki
Czy masz już hasło?

Hasło powinno mieć przynajmniej 8 znaków, litery i cyfry oraz co najmniej jeden znak specjalny.

Przypominanie hasła

Wprowadź swój adres e-mail, abyśmy mogli przesłać Ci informację o nowym haśle.
Dziękujemy za rejestrację!
Na wskazany w rejestracji adres został wysłany e-mail z linkiem aktywacyjnym.
Wprowadzone hasło/login są błędne.