每个人都知道连续函数。 一般我们接触到的连续函数都可以在某个区域找到。 在数学的发展中,数学家们猜测有没有处处连续处处不可微的函数? 一般函数是局部放大,放大到一定程度后,会是一条平滑的曲线。 只要顺利,就一定会引导。 那么一个处处连续不可微的函数,无论怎么放大,都肯定不会出现光滑的曲线。 后来,这样的函数被数学家发现了。 这里是Van Der Waerden 1930年发现的函数,用一个无限级数表示:
首先,证明这个无限级数在从 负无穷大到正无穷大。
这个证明需要用到函数项级数中的两个定理。 第一个是函数项级数一致收敛的Weierstrass判别法。 这是对一致收敛的解释。
一致收敛实际上是指函数项序列在各点的收敛速度是一致的,收敛速度与函数点的位置无关。
一致收敛Weierstrass判别法:
证明略。 第二定理是对于一致收敛的函数项级数,极限运算和无穷和运算的顺序可以互换。
连续性定理:
证明省略。 有了这两个定理,我们继续证明这个无限级数在负无穷大到正无穷大的区域是连续的。
接下来是最关键的证明部分:
当第m个小数点为0、1、2、3、5、6、7、8时,小数点加1 到数字,使得原来的小数位数大于等于5,经过这个操作,小数位数仍然大于等于5; 原来的小数位数小于5,经过这个操作,小数位数仍然小于5。
这个极限不存在,即函数的导数不存在。
(这里添加了书卡,请到今日头条客户端查看)
其实在现实生活中,有这样的函数处处连续,处处不可微,比如海岸线 . 首先,海岸线是连续的。 从地图上看,海岸线是弯曲的,并不平坦。 如果我们尝试放大找到一条平滑的曲线,我们去海边观察海岸线,我们会发现地图上没有显示的皱纹更多。 不管怎么放大,曲线上总有皱纹。 相反,生活中很难找到一条理论上平滑的曲线。 如果你用光滑的玻璃放大它,你会发现它不是平的。 任何平面都有粗糙度,皱纹只是常态。