dianyancao 发表于 2013-4-4 10:45:37

连续,单射=>单调?

函数f(x)为定义在区间内的连续函数,且对应法则f为单射
是否可以得到结论:f(x)在上是单调的?

thewangj 发表于 2013-5-11 03:32:22

只需证明f(x)在开区间(a,b)上没有极值点。反证法:设f(x)在x_0\in(a,b)取到极大值,则存在x_0的一个邻域\delta,其中总有f(x)<f(x_0)。取邻域中两点x_1<x_0<x_2,根据f(x)单射的条件,f(x_1)\ne f(x_2)。令M=max{f(x_1),f(x_2)}。例如设M=f(x_1),则有f(x_2)<M<f(x_0)。于是存在x'\in(x_0,x_2),满足f(x')=M,与f(x)单射矛盾。同理可证f(x)在(a,b)没有极小值点。闭区间上连续函数必能取到最大值、最小值,所以最大、最小值只能在区间端点取到。如果f(a)为最小值、f(b)为最大值,就可证明f(x)是单调递增的;反之是单调递减的。
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