微積分學習

連續與不連續:函數值、極限、空點與跳躍

檢查連續性需要三個條件,不能只看極限是否存在。可去的空點可能有有限極限,卻沒有函數值。跳躍不連續的左右極限不相同;無窮不連續則在該點附近出現無界行為。

先看結論

在內部點 a 連續,必須 f(a) 存在、lim x→a f(x) 存在,而且兩者相等。

在定義域的端點,使用適當的單側條件。連續與可微分是不同的性質。

連續與不連續的完整判斷方法

對 (x²−4)/(x−2),只有 x≠2 時才能約分成 x+2。在 2 處極限為 4,但原函數在該點沒有定義。

將缺少的函數值定義為 4,就能補上這個空點。定義成其他數值,函數仍然不連續。

分段函數若在 x<0 時為 −1,x≥0 時為 1,就在零點跳躍:左極限為 −1,右極限為 1。

1/x 在零點兩側都無界,但正負號相反。無法用單一有限函數值修補這個不連續點。

|x| 在零點連續,但單側斜率不相同。因此連續的圖形仍可能沒有導數。

1
lim x→2 (x²−4)/(x−2)=4,但 f(2) 沒有定義
2
連續性:f(a)=lim x→a f(x)
3
|x| 在 0 連續,但在 0 不可微分

解題範例

(x²−4)/(x−2) 在 2 處
可去的空點

設定 f(2)=4 可補上空點。

1/x 在 0 處
無窮不連續

兩側沒有相同的有限極限。

|x| 在 0 處
連續,但不可微分

連續並不保證存在切線斜率。

常見錯誤

  • • 約分後未補上定義,就把原本排除的點加回。
  • • 在內部點只檢查右極限。
  • • 將連續與可微分視為同一件事。

試算計算機支援的範例

範例會帶入計算機支援的算式、變數與條件。指南中的其他解說是數學參考,不代表計算引擎支援所有方法。

預填例題計算的是極限,不是 f(2)。本篇保留原本排除的點,並不宣稱原函數連續。

開啟未填入範例的計算機: 極限

參考資料

常見問題

極限存在,函數仍可能不連續嗎?+

可能。如果函數值不存在,或與極限不同,就不連續。

只改一個點的值,可以修補跳躍嗎?+

不可以。改變單一函數值,無法讓不同的左右極限相等。

預填例題能分類任意分段函數嗎?+

不能。它只計算有理函數空點的極限;完整的連續性檢查,還需要原函數在該點的值。

重點整理

判斷連續與不連續前,先確認題目列出的定義域與條件。將例題的方法用在另一題時,也要重新檢查這些限制。

比較使用方案