Skillnad mellan versioner av "1.5 Fördjupning till Kontinuerliga och diskreta funktioner"

Från mattekollen
Hoppa till: navigering, sök
m
m
 
(31 mellanliggande versioner av samma användare visas inte)
Rad 9: Rad 9:
 
| style="border-bottom:1px solid #797979"  width="100%"|  
 
| style="border-bottom:1px solid #797979"  width="100%"|  
 
|}
 
|}
 
  
  
 
[[Media: Lektion 8 Kontin. & diskreta funktioner Rutaa.pdf|<strong><span style="color:blue">Lektion 8 Kontinuerliga & diskreta funktioner</span></strong>]]
 
[[Media: Lektion 8 Kontin. & diskreta funktioner Rutaa.pdf|<strong><span style="color:blue">Lektion 8 Kontinuerliga & diskreta funktioner</span></strong>]]
 
__NOTOC__  <!-- __TOC__ -->
 
__NOTOC__  <!-- __TOC__ -->
 
 
<div class="tolv"> <!-- tolv1 -->
 
<div class="tolv"> <!-- tolv1 -->
I genomgången sades att kontinuerlig betydde sammanhängande (motsatsen till diskret).  
+
I genomgången sades att kontinuerlig (motsatsen till diskret) betydde sammanhängande. Som [[1.5_Kontinuerliga_och_diskreta_funktioner#Exempel_2_Kontinuerlig_funktion|<strong><span style="color:blue">exempel</span></strong>]] på en kontinuerlig funktion ritade vi grafen till en enkel linjär funktion med en genomdragen linje. Ytterligare exempel på kontinuerliga funktioner är [[1.1_Fördjupning_till_Polynom#Polynomfunktioner_av_h.C3.B6gre_grad|<strong><span style="color:blue">polynomfunktioner</span></strong>]]. Kontinuerliga funktioners grafer kunde man rita utan att lyfta pennan. Deras definitionsmängder var kontinuerliga mängder som t.ex. de rationella och reella talen. Allt detta är sant, men alla dessa resonemang är intuitiva.
 
+
Som exempel ritade vi grafen till en enkel linjär funktion med en genomdragen linje. Man kunde rita den utan att lyfta pennan. Vi kallade den kontinuerlig därför att dess definitionsmängd var kontinuerlig. Som exempel på kontinuerliga mängder nämnde vi de rationella och reella talen. Som ytterligare exempel på kontinuerliga funktioner nämndes [[1.1_Fördjupning_till_Polynom#Polynomfunktioner|<strong><span style="color:blue">polynomfunktionerna</span></strong>]], se grafen [[1.1_Fördjupning_till_Polynom#Polynomfunktioner|<strong><span style="color:blue">där</span></strong>]].
+
 
</div> <!-- tolv1 -->
 
</div> <!-- tolv1 -->
  
Rad 24: Rad 20:
 
== <b><span style="color:#931136">Allmän definition</span></b> ==
 
== <b><span style="color:#931136">Allmän definition</span></b> ==
 
<div class="tolv"> <!-- tolv2 -->
 
<div class="tolv"> <!-- tolv2 -->
Allt som sades ovan är sant. Men förhållandena i tillämpningarna är ofta mer komplicerade än så. I vissa fall kan vi med verktygen ovan inte avgöra om en funktion är kontinuerlig. Vi behöver en exakt definition.
+
Förhållandena i tillämpningarna kan bli mer komplicerade än så. I sådana fall kan man endast med de intuitiva verktygen ovan inte avgöra om en funktion är kontinuerlig. Därför behövs en exakt definition:
  
  
Rad 36: Rad 32:
 
Den andra raden i definitionen läses så här <math> {\color{White} x} f(x)\, </math> går mot <math> f(a)\, </math> när <math> x\, </math> går mot <math> a </math>.
 
Den andra raden i definitionen läses så här <math> {\color{White} x} f(x)\, </math> går mot <math> f(a)\, </math> när <math> x\, </math> går mot <math> a </math>.
  
Observera att definitionen är punktvis, dvs den talar om när en funktion är kontinuerlig <strong><span style="color:red">för ett visst</span></strong> <math> {\color{Red} x}\, </math><strong><span style="color:red">-värde</span></strong> nämligen för <math> {\color{Red} {x = a}}\, </math>. Det finns ingen föreskrift för att avgöra om en funktion i sin helhet är kontinuerlig. Man skulle kunna lägga till att en funktion i sin helhet är kontinuerlig om den är kontinuerlig för alla <math> x\, </math>.
+
Observera att definitionen är punktvis, dvs den talar om när en funktion är kontinuerlig <strong><span style="color:red">för ett visst</span></strong> <math> {\color{Red} x}\, </math><strong><span style="color:red">-värde</span></strong> nämligen för <math> {\color{Red} {x = a}}\, </math>. Man skulle kunna lägga till att en funktion i sin helhet är kontinuerlig om den är kontinuerlig för alla <math> \, x\, </math>. Då måste även kontinuitet prövas för varje <math> \, x\, </math>.
 
</div> <!-- tolv2 -->
 
</div> <!-- tolv2 -->
  
Rad 55: Rad 51:
 
Titta på grafen: Närmar man sig <math> 0\, </math> på <math> x\, </math>-axeln från höger eller från vänster, går <math> y\, </math> mot <math> +\infty </math> eller <math> -\infty </math>. Med andra ord <math> f(0)\, </math> dvs <big><big><math> 1 \over 0 </math></big></big> är inte ens definierad. Då kan  <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> inte heller gå mot något som inte är definierat. Därmed är definitionens krav inte uppfyllt.  
 
Titta på grafen: Närmar man sig <math> 0\, </math> på <math> x\, </math>-axeln från höger eller från vänster, går <math> y\, </math> mot <math> +\infty </math> eller <math> -\infty </math>. Med andra ord <math> f(0)\, </math> dvs <big><big><math> 1 \over 0 </math></big></big> är inte ens definierad. Då kan  <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> inte heller gå mot något som inte är definierat. Därmed är definitionens krav inte uppfyllt.  
  
<u>Slutsats:</u> Funktionen <math> y = </math> <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> är inte kontinuerlig för <math> x = 0\, </math>.
+
Slutsats: Funktionen <math> y = </math> <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> är inte kontinuerlig för <math> x = 0\, </math>.
  
Här ser man också att en funktion måste åtminstone vara definierad för ett visst <math> x \, </math>, för att den ska vara kontinuerlig för detta <math> x \, </math>.
+
Exemplet visar att en funktion måste åtminstone vara definierad för ett visst <math> x \, </math>, för att den ska vara kontinuerlig för detta <math> x \, </math>.
 +
 
 +
----
  
  
Rad 68: Rad 66:
 
Titta på grafen: Närmar man sig <math> 2\, </math> på <math> x\, </math>-axeln från höger eller från vänster, närmar sig <math> y\, </math> värdet <big><big><math> 1 \over 2 </math></big></big> i båda fall, därör att <math> f(2) = </math> <big><big><math> 1 \over 2 </math></big></big>. Därmed är dfinitionens krav uppfyllt.
 
Titta på grafen: Närmar man sig <math> 2\, </math> på <math> x\, </math>-axeln från höger eller från vänster, närmar sig <math> y\, </math> värdet <big><big><math> 1 \over 2 </math></big></big> i båda fall, därör att <math> f(2) = </math> <big><big><math> 1 \over 2 </math></big></big>. Därmed är dfinitionens krav uppfyllt.
  
<u>Slutsats:</u> Funktionen <math> y = </math> <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> är kontinuerlig för <math> x = 2\, </math>.
+
Slutsats: Funktionen <math> y = </math> <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> är kontinuerlig för <math> x = 2\, </math>.
 +
 
 +
----
  
  
Rad 99: Rad 99:
 
De ihåliga ringarna vid <math> y = 1 \, </math> och <math> y = -1 \, </math> betyder att dessa värden inte tillhör funktionens värdemängd, medan den ifyllda ringen vid origo innebär att detta värde tillhör värdemängden.
 
De ihåliga ringarna vid <math> y = 1 \, </math> och <math> y = -1 \, </math> betyder att dessa värden inte tillhör funktionens värdemängd, medan den ifyllda ringen vid origo innebär att detta värde tillhör värdemängden.
  
Grafen visar en signal vars amplitud skiftar från 0 till 1 - en egenskap som liknar impulserna inom datornätverk med ettor och nollor. Funktionens skapare [http://sv.wikipedia.org/wiki/Oliver_Heaviside <strong><span style="color:blue">Oliver Heaviside</span></strong>] använde den för att modellera strömmen genom elektriska kretsar.   
+
Grafen visar en signal vars amplitud skiftar från 0 till 1 <math>-</math> en egenskap som liknar impulserna inom datornätverk med ettor och nollor. Funktionens skapare [http://sv.wikipedia.org/wiki/Oliver_Heaviside <strong><span style="color:blue">Oliver Heaviside</span></strong>] använde den för att modellera strömmen genom elektriska kretsar.   
  
 
Precis som hos Fibonaccis funktion har man även här utnyttjat möjligheten att för en och samma funktion definiera olika funktionsuttryck i olika delar av dess definitionsmängd. Kanske kan formeln ovan samt grafen, inkl. de ihåliga och ifyllda ringarna, förstås bättre med följande förenkling (OBS! Matematiskt inte korrekt):   
 
Precis som hos Fibonaccis funktion har man även här utnyttjat möjligheten att för en och samma funktion definiera olika funktionsuttryck i olika delar av dess definitionsmängd. Kanske kan formeln ovan samt grafen, inkl. de ihåliga och ifyllda ringarna, förstås bättre med följande förenkling (OBS! Matematiskt inte korrekt):   
  
::::<math>\begin{array}{rcl}  H(\mbox{negativa\;} x) & = & -1  \\
+
::::<math>\begin{array}{rcl}  H(\mbox{negativa}\; x) & = & -1  \\
                               H(0)                   & = & 0  \\
+
                               H(0)                   & = & 0  \\
                               H(\mbox{positiva\;} x) & = & 1  
+
                               H(\mbox{positiva}\; x) & = & 1  
 
           \end{array}</math>
 
           \end{array}</math>
  
 
Dvs <math> \, H(x) \, </math> har för negativa <math> \, x \, </math> värdet <math> \, -1 \, </math>, för <math> \, x = 0 \, </math> värdet <math> \, 0 \, </math> och för positiva <math> \, x \, </math> värdet <math> \, 1 \, </math>.
 
Dvs <math> \, H(x) \, </math> har för negativa <math> \, x \, </math> värdet <math> \, -1 \, </math>, för <math> \, x = 0 \, </math> värdet <math> \, 0 \, </math> och för positiva <math> \, x \, </math> värdet <math> \, 1 \, </math>.
  
Låt oss nu med hjälp av den allmänna definitionen för kontinuerliga funktioner undersöka om Heavisidefunktionen är kontinuerlig för <math> {\color{Red} x = 0}\, </math>. Enligt definitionen borde då:  
+
Låt oss nu med hjälp av den [[1.5_Fördjupning_till_Kontinuerliga_och_diskreta_funktioner#Allm.C3.A4n_definition|<strong><span style="color:blue">allmänna definitionen</span></strong>]] för kontinuerliga funktioner undersöka om Heavisidefunktionen är kontinuerlig för <math> {\color{Red} {x = 0}} </math>. Enligt definitionen borde då:  
  
 
::::::::<math> H(x) \to H(0) \quad {\rm när} \quad x \to 0 </math>
 
::::::::<math> H(x) \to H(0) \quad {\rm när} \quad x \to 0 </math>
Rad 136: Rad 136:
  
 
== <b><span style="color:#931136">Olika typer av diskontinuitet</span></b> ==
 
== <b><span style="color:#931136">Olika typer av diskontinuitet</span></b> ==
<div class="tolv"> <!-- tolv3 -->
 
  
Tittar man bara på resultatet kan man inte upptäcka någon skillnad mellan Exempel 1 och Exempel 2: Båda funktionerna är kontinuerliga för alla <math> x \neq 0 </math>. Men graferna - och även funktionernas definition - visar ändå en ganska markant skillnad. Faktiskt handlar det om två helt olika typer av diskontinuitet i <math> x = 0\, </math>:
+
<div class="tolv"> <!-- tolv3 -->
 +
Tittar man bara på resultatet kan man inte upptäcka någon skillnad mellan Exempel 1 och Exempel 2: Båda funktionerna är kontinuerliga för alla <math> x \neq 0 </math>. Men graferna <math>-</math> och även funktionernas definition <math>-</math> visar ändå en ganska markant skillnad. Faktiskt handlar det om två helt olika typer av diskontinuitet i <math> x = 0\, </math>:
 
</div class="tolv"> <!-- tolv3 -->
 
</div class="tolv"> <!-- tolv3 -->
  
Rad 144: Rad 144:
 
==== <b><span style="color:#931136">Diskontinuitet av typ oändlighetsställe</span></b> ====
 
==== <b><span style="color:#931136">Diskontinuitet av typ oändlighetsställe</span></b> ====
  
 +
<div class="tolv"> <!-- tolv4 -->
 
I [[1.5_Fördjupning_till_Kontinuerliga_och_diskreta_funktioner#Exempel_1|<strong><span style="color:blue">Exempel 1</span></strong>]] är funktionen inte kontinuerlig för <math> x = 0\, </math> därför att <math> y = </math> <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> överhuvudtaget inte är definierad för <math> x = 0\, </math>. Kurvorna skenar iväg mot oändligheten, den ena mot <math> + \infty\, </math>, den andra mot <math> - \infty\, </math>. Detta beror förstås på uttrycket <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> som inte är definierad för <math> x = 0\, </math>. Vi har ett slags <strong><span style="color:red">oändlighetsställe</span></strong> i <math> x = 0\, </math> vilket är ganska typiskt för rationella funktioner. Den här typen av diskontinuitet är en konsekvens av funktionens icke-definierbarhet i <math> x = 0\, </math>. Annars är funktionen kontinuerlig i sin definitionsmängd.
 
I [[1.5_Fördjupning_till_Kontinuerliga_och_diskreta_funktioner#Exempel_1|<strong><span style="color:blue">Exempel 1</span></strong>]] är funktionen inte kontinuerlig för <math> x = 0\, </math> därför att <math> y = </math> <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> överhuvudtaget inte är definierad för <math> x = 0\, </math>. Kurvorna skenar iväg mot oändligheten, den ena mot <math> + \infty\, </math>, den andra mot <math> - \infty\, </math>. Detta beror förstås på uttrycket <big><big><math> 1 \over x </math></big></big> som inte är definierad för <math> x = 0\, </math>. Vi har ett slags <strong><span style="color:red">oändlighetsställe</span></strong> i <math> x = 0\, </math> vilket är ganska typiskt för rationella funktioner. Den här typen av diskontinuitet är en konsekvens av funktionens icke-definierbarhet i <math> x = 0\, </math>. Annars är funktionen kontinuerlig i sin definitionsmängd.
 +
</div class="tolv"> <!-- tolv3 -->
  
  
 
==== <b><span style="color:#931136">Diskontinuitet av typ hopp</span></b> ====
 
==== <b><span style="color:#931136">Diskontinuitet av typ hopp</span></b> ====
  
 +
<div class="tolv"> <!-- tolv4 -->
 
I [[1.5_Fördjupning_till_Kontinuerliga_och_diskreta_funktioner#Exempel_2|<strong><span style="color:blue">Exempel 2</span></strong>]] är Heavisidefunktionen inte kontinuerlig för <math> x = 0\, </math> därför att <math> H(x)\, </math> har ett <strong><span style="color:red">hopp</span></strong> i sitt förlopp just i <math> x = 0\, </math>. Den har ett väl definierat värde för <math> x = 0\, </math>, nämligen <math> H(0) = 0\, </math>. Men hoppet från <math> -1\, </math> till <math> 0\, </math> och vidare från <math> 0\, </math> till <math> 1\, </math> gör att det uppstår en diskontinuitet just där. Att denna diskontinuitet är av en annan typ än oändlighetsstället i [[1.5_Fördjupning_till_Kontinuerliga_och_diskreta_funktioner#Exempel_1|<strong><span style="color:blue">Exempel 1</span></strong>]] är uppenbart. Till skillnad från Exempel 1 är funktionen i alla fall beräknebar, trots diskontinuiteten. Ja, den är t.o.m en bra modell för verkligheten, för så beter sig en signal när den hoppar från noll till ett, nämligen diskontinuerligt.
 
I [[1.5_Fördjupning_till_Kontinuerliga_och_diskreta_funktioner#Exempel_2|<strong><span style="color:blue">Exempel 2</span></strong>]] är Heavisidefunktionen inte kontinuerlig för <math> x = 0\, </math> därför att <math> H(x)\, </math> har ett <strong><span style="color:red">hopp</span></strong> i sitt förlopp just i <math> x = 0\, </math>. Den har ett väl definierat värde för <math> x = 0\, </math>, nämligen <math> H(0) = 0\, </math>. Men hoppet från <math> -1\, </math> till <math> 0\, </math> och vidare från <math> 0\, </math> till <math> 1\, </math> gör att det uppstår en diskontinuitet just där. Att denna diskontinuitet är av en annan typ än oändlighetsstället i [[1.5_Fördjupning_till_Kontinuerliga_och_diskreta_funktioner#Exempel_1|<strong><span style="color:blue">Exempel 1</span></strong>]] är uppenbart. Till skillnad från Exempel 1 är funktionen i alla fall beräknebar, trots diskontinuiteten. Ja, den är t.o.m en bra modell för verkligheten, för så beter sig en signal när den hoppar från noll till ett, nämligen diskontinuerligt.
  
Det finns även andra typer av diskontinuitet, men de två ovannämnda är de oftast förekommande.
+
Det finns även andra typer av diskontinuitet, men <strong><span style="color:red">oändlighetsställe</span></strong> och <strong><span style="color:red">hopp</span></strong> är de oftast förekommande hos kontinuerliga funktioner.
 +
</div class="tolv"> <!-- tolv5 -->
  
  

Nuvarande version från 7 juni 2015 kl. 15.35

       <-- Förra demoavsnitt          Genomgång          Övningar          Fördjupning          Diagnosprov kap 1 -->      


Lektion 8 Kontinuerliga & diskreta funktioner

I genomgången sades att kontinuerlig (motsatsen till diskret) betydde sammanhängande. Som exempel på en kontinuerlig funktion ritade vi grafen till en enkel linjär funktion med en genomdragen linje. Ytterligare exempel på kontinuerliga funktioner är polynomfunktioner. Kontinuerliga funktioners grafer kunde man rita utan att lyfta pennan. Deras definitionsmängder var kontinuerliga mängder som t.ex. de rationella och reella talen. Allt detta är sant, men alla dessa resonemang är intuitiva.


Allmän definition

Förhållandena i tillämpningarna kan bli mer komplicerade än så. I sådana fall kan man endast med de intuitiva verktygen ovan inte avgöra om en funktion är kontinuerlig. Därför behövs en exakt definition:


En funktion \( y = f(x)\, \) är kontinuerlig för \( {\color{Red} {x = a}}\, \) om:

\( f(x) \to f(a) \quad {\rm när} \quad x \to a \)


Den andra raden i definitionen läses så här \( {\color{White} x} f(x)\, \) går mot \( f(a)\, \) när \( x\, \) går mot \( a \).

Observera att definitionen är punktvis, dvs den talar om när en funktion är kontinuerlig för ett visst \( {\color{Red} x}\, \)-värde nämligen för \( {\color{Red} {x = a}}\, \). Man skulle kunna lägga till att en funktion i sin helhet är kontinuerlig om den är kontinuerlig för alla \( \, x\, \). Då måste även kontinuitet prövas för varje \( \, x\, \).


Exempel 1

Låt oss återuppta ett exempel som behandlades i Fördjupning till rationella uttryck nämligen funktionen:

\( \displaystyle y = {1 \over x} \)
          vars graf ser ut så här:           Y=1 div x 70.jpg

a)   Är denna funktion enligt definition kontinuerlig för \( {\color{Red} {x = 0}}\, \)?

För att tillämpa definitionen på vårt exempel ersätter vi där \( a \, \) med \( 0 \, \) och \( f(x) \, \) med \( 1 \over x \). Definitionen säger: \( y = f(x) = \displaystyle {1 \over x} \) är kontinuerlig för \( {\color{Red} {x = 0}}\, \) om:

\[ {1 \over x} \to f(0) \quad {\rm när} \quad x \to 0 \]

Titta på grafen: Närmar man sig \( 0\, \) på \( x\, \)-axeln från höger eller från vänster, går \( y\, \) mot \( +\infty \) eller \( -\infty \). Med andra ord \( f(0)\, \) dvs \( 1 \over 0 \) är inte ens definierad. Då kan \( 1 \over x \) inte heller gå mot något som inte är definierat. Därmed är definitionens krav inte uppfyllt.

Slutsats: Funktionen \( y = \) \( 1 \over x \) är inte kontinuerlig för \( x = 0\, \).

Exemplet visar att en funktion måste åtminstone vara definierad för ett visst \( x \, \), för att den ska vara kontinuerlig för detta \( x \, \).



b)   Är samma funktion enligt definition kontinuerlig för \( {\color{Red} {x = 2}}\, \)?

För att tillämpa definitionen på vårt exempel ersätter vi där \( a \, \) med \( 2 \, \) och \( f(x) \, \) med \( 1 \over x \). Definitionen säger: \( y = f(x) = \displaystyle {1 \over x} \) är kontinuerlig för \( {\color{Red} {x = 2}}\, \) om:

\[ {1 \over x} \to {1 \over 2} \quad {\rm när} \quad x \to 2 \]

Titta på grafen: Närmar man sig \( 2\, \) på \( x\, \)-axeln från höger eller från vänster, närmar sig \( y\, \) värdet \( 1 \over 2 \) i båda fall, därör att \( f(2) = \) \( 1 \over 2 \). Därmed är dfinitionens krav uppfyllt.

Slutsats: Funktionen \( y = \) \( 1 \over x \) är kontinuerlig för \( x = 2\, \).



På samma sätt kan man undersöka om funktionen är kontinuerlig för andra \( {\color{Red} x}\, \). Sammanfattningsvis blir resultatet:

Funktionen \( y = \) \( 1 \over x \) är kontinuerlig för alla \( x \neq 0\, \).

Resultatet kan också ses i grafen: Endast i \( x=0\, \) skenar kurvorna iväg mot oändligheten, den ena mot \( + \infty\, \), den andra mot \( - \infty\, \), annars är de sammanhängande.


Exempel 2

Inom datateknik används en funktion som heter Heavisidefunktionen:

\( y \, = \, H(x) \, = \, \begin{cases} -1 & \mbox{om } x < 0 \\ 0 & \mbox{om } x = 0 \qquad x \;\mbox{reellt tal} \\ 1 & \mbox{om } x > 0 \end{cases} \)
          vars graf ser ut så här:           Heaviside 80.jpg

De ihåliga ringarna vid \( y = 1 \, \) och \( y = -1 \, \) betyder att dessa värden inte tillhör funktionens värdemängd, medan den ifyllda ringen vid origo innebär att detta värde tillhör värdemängden.

Grafen visar en signal vars amplitud skiftar från 0 till 1 \(-\) en egenskap som liknar impulserna inom datornätverk med ettor och nollor. Funktionens skapare Oliver Heaviside använde den för att modellera strömmen genom elektriska kretsar.

Precis som hos Fibonaccis funktion har man även här utnyttjat möjligheten att för en och samma funktion definiera olika funktionsuttryck i olika delar av dess definitionsmängd. Kanske kan formeln ovan samt grafen, inkl. de ihåliga och ifyllda ringarna, förstås bättre med följande förenkling (OBS! Matematiskt inte korrekt):

\[\begin{array}{rcl} H(\mbox{negativa}\; x) & = & -1 \\ H(0) & = & 0 \\ H(\mbox{positiva}\; x) & = & 1 \end{array}\]

Dvs \( \, H(x) \, \) har för negativa \( \, x \, \) värdet \( \, -1 \, \), för \( \, x = 0 \, \) värdet \( \, 0 \, \) och för positiva \( \, x \, \) värdet \( \, 1 \, \).

Låt oss nu med hjälp av den allmänna definitionen för kontinuerliga funktioner undersöka om Heavisidefunktionen är kontinuerlig för \( {\color{Red} {x = 0}} \). Enligt definitionen borde då:

\[ H(x) \to H(0) \quad {\rm när} \quad x \to 0 \]

Närmar man sig \( 0\, \) på \( x\, \)-axeln från höger närmar sig \( H(x)\, \) värdet \( 1\, \). Närmar man sig \( 0\, \) från vänster närmar sig \( H(x)\, \) värdet \( -1\, \). Dvs \( H(x) \to 1\, \) och \( \to -1\, \) när \( x \to 0 \).

Men \( H(0) = 0\, \). \( H(x)\, \) går dock inte mot \( H(0) = 0\, \) när \( x \to 0 \), vilket den borde göra om den hade varit kontinuerlig för \( x = 0\, \).

Därmed är definitionens krav inte uppfyllt. Funktionen \( H(x)\, \) är inte kontinuerlig för \( x = 0\, \).

Undersökar man vidare kontinuiteten för andra \( x\, \) kommer det att visa sig att \( H(x)\, \) är kontinuerlig för alla andra \( x\, \):

Funktionen \( H(x)\, \) är kontinuerlig för alla \( x \neq 0\, \).

Resultatet kan också ses i grafen: Endast i \( x=0\, \) har den ett hopp, annars är den sammanhängande.


Olika typer av diskontinuitet

Tittar man bara på resultatet kan man inte upptäcka någon skillnad mellan Exempel 1 och Exempel 2: Båda funktionerna är kontinuerliga för alla \( x \neq 0 \). Men graferna \(-\) och även funktionernas definition \(-\) visar ändå en ganska markant skillnad. Faktiskt handlar det om två helt olika typer av diskontinuitet i \( x = 0\, \):


Diskontinuitet av typ oändlighetsställe

I Exempel 1 är funktionen inte kontinuerlig för \( x = 0\, \) därför att \( y = \) \( 1 \over x \) överhuvudtaget inte är definierad för \( x = 0\, \). Kurvorna skenar iväg mot oändligheten, den ena mot \( + \infty\, \), den andra mot \( - \infty\, \). Detta beror förstås på uttrycket \( 1 \over x \) som inte är definierad för \( x = 0\, \). Vi har ett slags oändlighetsställe i \( x = 0\, \) vilket är ganska typiskt för rationella funktioner. Den här typen av diskontinuitet är en konsekvens av funktionens icke-definierbarhet i \( x = 0\, \). Annars är funktionen kontinuerlig i sin definitionsmängd.


Diskontinuitet av typ hopp

I Exempel 2 är Heavisidefunktionen inte kontinuerlig för \( x = 0\, \) därför att \( H(x)\, \) har ett hopp i sitt förlopp just i \( x = 0\, \). Den har ett väl definierat värde för \( x = 0\, \), nämligen \( H(0) = 0\, \). Men hoppet från \( -1\, \) till \( 0\, \) och vidare från \( 0\, \) till \( 1\, \) gör att det uppstår en diskontinuitet just där. Att denna diskontinuitet är av en annan typ än oändlighetsstället i Exempel 1 är uppenbart. Till skillnad från Exempel 1 är funktionen i alla fall beräknebar, trots diskontinuiteten. Ja, den är t.o.m en bra modell för verkligheten, för så beter sig en signal när den hoppar från noll till ett, nämligen diskontinuerligt.

Det finns även andra typer av diskontinuitet, men oändlighetsställe och hopp är de oftast förekommande hos kontinuerliga funktioner.





Copyright © 2011-2015 Math Online Sweden AB. All Rights Reserved.