关于无穷小与函数增量的连续性疑问及相关问题咨询
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嘿,你观察得真的特别敏锐!这个点确实很容易因为教材表述的省略而让人困惑,咱们一步步来拆解清楚。
首先,你构造的分段函数:
$$
f(x) =
\begin{cases}
0 &, x = 0 \
1 &, x \neq 0
\end{cases}
$$
在$x=0$处是不连续的,这恰恰是问题的核心——微分的定义其实默认了一个关键前提:函数在讨论的点处必须是可微的(在一元微积分里,可微和可导是等价的,而可导必然蕴含连续)。
教材里的那个定义之所以没明确写“$f$连续”,是因为微分概念本身就是建立在函数可导(进而连续)的基础上的。对于不连续的点,微分的定义根本就不适用:你例子里的$x=0$处,函数连连续性都不满足,自然不存在对应的微分$dy$——因为$dy$的定义是$dy = f'(x_0)dx$,而$f$在$x=0$处的导数根本不存在(左右极限不相等,增量和自变量增量的比值极限是无穷大)。
你提到的$f(0+dx)-f(0)=1$,这是函数在$x=0$处的增量$\Delta f$,但这个增量没办法表示成“线性主部+高阶无穷小”的形式(也就是微分的本质),因为函数在该点的变化是跳跃式的,没有线性近似的可能。
所以你的疑惑其实源于教材没有把“函数在该点可微(或连续)”这个前提明确写出来,但这个前提是微分定义的默认基础。你的例子并没有否定定义,反而刚好证明了:只有满足连续性(进而可导)的函数,微分的概念才有意义。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Zazaeil
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