|
本帖最后由 Czhang271828 于 2023-5-2 13:26 编辑 直接看左推右. 选定 $(x_0,y_0)$, 以及 $s(x_0,y_0)=s_0$, 下证明 $s$ 在 $(x_0,y_0)$ 附近连续.
由于 $f$ 连续可导, 从而对任意 $\delta >0$, $\left|\dfrac{f(x)-f(y)}{x-y}\right|$ 在
\[
([x_0-\delta ,x_0+\delta]\times [y_0-\delta ,y_0+\delta ])\setminus\{(x,y)\mid x=y\}
\]
上有一致上界 $\max _{|x-x_0|,|y-y_0|\leq \delta}|f'(x)|<\infty$ 且逐点连续. 由于 $f$ 连续可导, 故 $\{(x,y)\mid x=y\}$ 上的点是可去间断点. 若 $|x_0-y_0|<\delta$, 则存在 $t\in [x_0-\delta ,x_0+\delta]\cap [y_0-\delta ,y_0+\delta ]$ 使得
\begin{align*}
&\lim_{x,y\to t}\dfrac{f(x)-f(y)}{x-y}\\
=\,&\lim_{x,y\to t}\dfrac{f(t)+f'(t+\theta_x)(x-t)-f(t)-f'(t+\eta_y)(y-t)}{x-y}\\
=\,&\lim_{x,y\to t}\dfrac{f'(t+\theta_x)(x-y)+(f'(t+\theta_x)-f'(t+\eta_y))(y-t)}{x-y}\\
=\,&\lim_{x,y\to t}\dfrac{f'(t+\theta_x)(x-y)+L(\theta_x-\eta_y)(y-t)}{x-y}\\
\end{align*}
其中 $\left|\dfrac{\theta_x}{x-t}\right|\leq 1$, $\left|\dfrac{\eta_y}{y-t}\right|\leq 1$, $L$ 为一致连续函数 $f'$ 在 $t$ 邻域内的''一致连续常数''. 从而 $\dfrac{\theta_x-\eta_y}{x-y}$ 在 $x,y\to t$ 时一致有界. 以上极限为 $f'(t)$.
可见 $\dfrac{f(x)-f(y)}{x-y}$ 在可去间断点上的延拓恰好是 $s(x,y)$. 从而 $s(x,y)$ 在 $\mathbb R^2$ 上连续. |
|