Связь между непрерывностью и дифференцируемостью функции

Теорема 20.1. Если функция дифференцируема в некоторой точке, то она непрерывна в ней.

Пусть функция у=ƒ(х) дифференцируема в некоторой точке х. Следовательно, существует предел

Отсюда, по теореме 17.5 о связи функции, ее предела и бесконечно малой функции, имеем ∆y/∆x=ƒ'(х)+а, где α→0 при ∆х→0, то есть ∆у=ƒ'(х)•∆х+а•∆х.

Переходя к пределу, при ∆х→0, получаем

А это и означает, что функция у=ƒ(х) непрерывна в точке х.

Обратная теорема неверна: непрерывная функция может не иметь производной. Примером такой функции является функция

Изображенная на рисунке 131 функция непрерывна в точке х=0, но не дифференцируема в ней. Действительно, в точке х=0 имеем

Отсюда следует, что

не существует, т. е. функция у=|х| не имеет производной в точке х=0, график функции не имеет касательной в точке O(0;0).

Замечания: 1. Существуют односторонние пределы функции у=|х| в точке х=0:

В таких случаях говорят, что функция имеет односторонние производные (или «производные слева и справа»), и обозначают соответственно ƒ'_- (х) и ƒ'₊(х).

Если ƒ'₊(х)≠ƒ'_(х), то производная в точке не существует. Не существует производной и в точках разрыва функции.

2. Производная у'=ƒ'(х) непрерывной функции у=ƒ(х) сама не обязательно является непрерывной.

Если функция у=ƒ(х) имеет непрерывную производную у'=ƒ'(х) в некотором интервале (a;b), то функция называется гладкой.