簡介黎曼函數(shù)是一個特殊函數(shù),由德國數(shù)學(xué)家黎曼發(fā)現(xiàn)提出,在高等數(shù)學(xué)中被廣泛應(yīng)用,在很多情況下可以作為反例來驗證某些函數(shù)方面的待證命題。
此函數(shù)在微積分中有著重要應(yīng)用。 定義R(x)=0,如果x=0,1或(0,1)內(nèi)的無理數(shù);R(x)=1/q,如果x=p/q(p/q為既約真分?jǐn)?shù)),即x為(0,1)內(nèi)的有理數(shù)。 性質(zhì)定理:黎曼函數(shù)在區(qū)間(0,1)內(nèi)的極限處處為0。證明:對任意x0∈(0,1),任給正數(shù)ε,考慮除x0以外所有黎曼函數(shù)的函數(shù)值大于等于ε的點,因為黎曼函數(shù)的正數(shù)值都是1/q的形式(q∈N+),且對每個q,函數(shù)值等于1/q的點都是有限的,所以除x0以外所有函數(shù)值大于等于ε的點也是有限的。設(shè)這些點,連同0、1,與x0的最小距離為δ,則x0的半徑為δ的去心鄰域中所有點函數(shù)值均在[0,ε)中,從而黎曼函數(shù)在x->x0時的極限為0。推論:黎曼函數(shù)在(0,1)內(nèi)的無理點處處連續(xù),有理點處處不連續(xù)。推論:黎曼函數(shù)在區(qū)間[0,1]上是黎曼可積的。(實際上,黎曼函數(shù)在[0,1]上的積分為0。)證明:函數(shù)可積性的勒貝格判據(jù)指出,一個有界函數(shù)是黎曼可積的,當(dāng)且僅當(dāng)它的所有不連續(xù)點組成的集合測度為0。黎曼函數(shù)的不連續(xù)點集合即為有理數(shù)集,是可數(shù)的,故其測度為0,所以由勒貝格判據(jù),它是黎曼可積的。變體 R(x)=0,如果x為任意無理數(shù);R(x)=1/q,如果x=p/q(p∈Z,q∈Z+,(p,q)=1),即x為任意非零有理數(shù);R(x)=1,如果x=0。這樣定義的黎曼函數(shù)R上的所有無理點處處連續(xù),有理點處處不連續(xù)。