* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки
ПРЕДЕЛЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ФУНКЦИЙ
246
Если функция y=f{x) — непрерывная и возрастающая {убы вающая) в промежутке [а, Ь], то обратная функция x = g(y) однозначна, возрастает (убывает) и, более того, непрерывна в про межутке \А, В) *). При этом A=f(a), B=f(b), если функция f(x)—возрастаю щая, и Л = / ( £ ) , B—f(a\ если она — убывающая. Обращаясь к доказательству, остановимся только на первом из этих двух предположений. Существование решения уравнения (73) при у = А или у=В очевидно; при А<^у<^В оно вытекает, как мы видели, из теоремы Больцано. Что решение — только одно, ясно почти сразу: если бы их было два, например xf и xf' (У <^ JC"), то из равенств f[xf)=y следовало бы /(**) = / ( * " ) . тогда как по свойству возрастания f(x) из неравенства x <^xf' должно вытекать, что /(*•)(*")• Обозначим единственный корень уравнения (73) через g(y), так что f(g(y))=y (А<у<В). Легко понять, что g(y) является возрастающей функцией аргумента у. В самом деле, пусть
r
и
f(xf')=y
Л< У < / ' ^ а
Полагая g (У) = xf, g (У) = мы имеем:
(75)
/(V) = / , / ( * " ) = / ' • Отсюда понятно, что xf <^х"; действительно, из противоположного допушения x'^zxf', по свойству возрастания функции f(x) следо вало бы f(xf)^f(xf ), т. е. У ^ = У , а это противоречит предполо жению (75). Остается обнаружить непрерывность функции g(y). Рассмотрим хотя бы точку y = d, причем Л < £ ? < Я . Так как функция g{y) по доказанному—возрастающая, то существуют левый и правый пре делы (см. § 42) U=g(d — 0) и L " = g{d + 0).
T
Притом из y<^d следует g{y)<^g(d)\ значит, переходя к пре делу при y^d, получаем: L'^g(d). Аналогично, g{d)^L". И гак, L'^g(d)*ZL'.
1
) Обратное предложение см. в конце § 62.