沿逻辑顺序构筑初等数学:单调连续函数的反函数也单调连续
本篇证明连续函数的反函数的性质。
定理8.2.3.4单调连续函数的反函数:设函数在闭区间上单调递增并且连续,则f是闭区间到闭区间的双射,这时它的反函数也是单调递增的连续函数;设函数在闭区间上单调递减并且连续,则f是闭区间到闭区间的双射;这时它的反函数也是单调递减的连续函数。
证明:不妨设函数在闭区间上单调递增(递减时证明相仿),设,则
可见f是单射
又,有,根据介值定理8.2.3.1,,使得
可见f是满射,所以f是闭区间到闭区间的双射
下面证明它的反函数是单调递增的,如若不然,,使得
于是
这与的假设矛盾
接着证明它的反函数连续,设是 上的一个单调数列,且
由于数列单调有界,故存在
因函数连续,有
因f是单射,有
所以函数连续
证毕。
我们在例8.2.2.3已经证明了指数函数的连续性,据此可知对数函数
在上连续。
至此,我们论证了目前接触过的有理函数、幂函数、指数函数、对数函数的连续性。