Analiză matematică · BAC M1

Continuitatea funcțiilor — definiție, criterii și teoreme

Q: Ce înseamnă că o funcție este continuă?

O funcție este continuă în punctul x₀ dacă valoarea sa acolo coincide cu limita ei în acel punct. Concret: funcția trebuie să fie definită în x₀, limita trebuie să existe (limitele laterale să fie egale) și limita trebuie să fie egală cu f(x₀). Informal, înseamnă că graficul nu sare — se poate trasa fără a ridica creionul de pe hârtie.

Q: Cum verific continuitatea unei funcții definite prin două formule?

Calculezi separat limita laterală stângă și limita laterală dreaptă în punctul de joncțiune x₀. Dacă ambele sunt egale cu valoarea f(x₀), funcția este continuă. Dacă limitele laterale sunt egale dar diferite de f(x₀), ai discontinuitate eliminabilă. Dacă limitele laterale sunt diferite (finite), ai discontinuitate de speța I; dacă una e infinită, e speța a II-a.

Q: Ce este un punct de discontinuitate de speța I?

Un punct de discontinuitate de speța I este un punct în care ambele limite laterale (stângă și dreaptă) există și sunt finite, dar fie sunt diferite între ele, fie diferă de valoarea funcției. Graficul prezintă un salt finit. Un caz special este discontinuitatea eliminabilă: limitele laterale coincid, dar valoarea funcției în acel punct lipsește sau e diferită — modificând f(x₀), funcția devine continuă.

Q: Cum aplic teorema lui Bolzano la o problemă de tip „arătați că există”?

Trebuie să găsești un interval [a, b] pe care funcția este continuă și în care f(a) și f(b) au semne opuse — adică f(a) · f(b) < 0. Teorema garantează atunci că există cel puțin un c ∈ (a, b) cu f(c) = 0. La BAC, construiești intervalul alegând valori convingătoare: de obicei numere întregi mici sau capete naturale, astfel încât f să fie negativă într-un capăt și pozitivă în celălalt.

O funcție

f

este continuă în punctul

x_0

dacă sunt îndeplinite trei condiții:

f(x_0)

există,

\lim_{x\to x_0} f(x)

există și cele două valori sunt egale. Continuitatea este definită prin limite — vezi și pagina /formule/limite. Funcțiile elementare (polinomiale, raționale, radical, exp/log, trigonometrice) sunt continue pe domeniu, iar punctele de discontinuitate se clasifică în speța I și speța a II-a.

Descarcă tabelul

Tabel continuitate (PDF)

Definiția continuității într-un punct

Continuitatea funcției într-un punct se verifică prin trei condiții succesive. Dacă oricare dintre ele nu este îndeplinită, punctul este de discontinuitate. Definiția se bazează pe conceptul de limită — pentru un ghid complet al limitelor, consulți pagina /formule/limite.

Condiția de continuitate în $x_0$ condiție: $f$ definită într-o vecinătate a lui $x_0$
$f \text{ continuă în } x_0 \;\Longleftrightarrow\; \lim_{x \to x_0} f(x) = f(x_0)$
Condiția 1 — funcția este definită în $x_0$
$\exists\, f(x_0) \in \mathbb{R}$
Condiția 2 — limita există în $x_0$
$\exists\, \lim_{x \to x_0} f(x) \in \mathbb{R}$
Condiția 3 — limita coincide cu valoarea funcției
$\lim_{x \to x_0} f(x) = f(x_0)$

Limite laterale și continuitate

Limita există dacă și numai dacă limitele laterală stângă și dreaptă sunt egale. La continuitate, toate trei valori trebuie să coincidă — condiție mai puternică decât simpla existență a limitei.

Limita laterală stângăcondiție: $x \to x_0$ cu $x < x_0$
$\lim_{x \to x_0^-} f(x)$
Limita laterală dreaptăcondiție: $x \to x_0$ cu $x > x_0$
$\lim_{x \to x_0^+} f(x)$
Continuitate prin limite lateralecondiție: cele trei valori trebuie să fie egale
$\lim_{x \to x_0^-} f(x) = \lim_{x \to x_0^+} f(x) = f(x_0)$

Continuitatea funcțiilor elementare

Funcțiile elementare sunt continue pe întreg domeniul lor de definiție — nu este nevoie să verifici condiția în fiecare punct. Operațiile cu funcții continue păstrează continuitatea.

Funcții polinomiale
$f(x) = a_n x^n + \cdots + a_1 x + a_0 \text{ — continuă pe } \mathbb{R}$
Funcții raționale
$f(x) = \dfrac{P(x)}{Q(x)} \text{ — continuă pe } \mathbb{R} \setminus \{x : Q(x) = 0\}$
Funcția radical
$f(x) = \sqrt[n]{x} \text{ — continuă pe } [0, +\infty) \text{ (}n \text{ par)}$
Funcții exponențiale și logaritmice
$e^x,\; a^x \text{ continue pe } \mathbb{R};\quad \ln x,\; \log_a x \text{ continue pe } (0, +\infty)$
Funcții trigonometrice
$\sin x,\; \cos x \text{ continue pe } \mathbb{R};\quad \tg x \text{ continuu pe } \mathbb{R} \setminus \left\{\tfrac{\pi}{2}+k\pi\right\}$
Operații cu funcții continue
$f,\, g \text{ continue în } x_0 \;\Rightarrow\; f{+}g,\; f{\cdot}g,\; \tfrac{f}{g}\,(g(x_0)\neq 0),\; f\circ g \text{ continue în } x_0$

Puncte de discontinuitate

Dacă cel puțin una dintre cele trei condiții de continuitate nu este îndeplinită, punctul este de discontinuitate. Clasificarea în speța I și speța a II-a determină natura rupturii și apare direct în problemele BAC.

Discontinuitate de speța I (salt finit)condiție: limita nu există, dar ambele limite laterale sunt finite
$\lim_{x \to x_0^-} f(x) \neq \lim_{x \to x_0^+} f(x),\quad \text{ambele limite finite}$
Discontinuitate eliminabilă (caz particular al speței I)condiție: limita există, dar nu coincide cu $f(x_0)$ sau $f$ nu e definită în $x_0$
$\lim_{x \to x_0^-} f(x) = \lim_{x \to x_0^+} f(x) \neq f(x_0)$
Discontinuitate de speța a II-acondiție: cel puțin una dintre limitele laterale este infinită sau nu există
$\lim_{x \to x_0^-} f(x) = \pm\infty \quad \text{sau} \quad \lim_{x \to x_0^+} f(x) = \pm\infty$

Teorema valorii intermediare (Bolzano)

Teorema lui Bolzano garantează existența unui zero al funcției pe un interval, fără a-l calcula explicit. Este enunțul de bază pentru demonstrarea existenței soluțiilor la ecuații transcendente — apare frecvent în cerințele de tip „arătați că există”.

Ipotezele teoremei Bolzanocondiție: $f(a)$ și $f(b)$ au semne opuse
$f \text{ continuă pe } [a,b],\quad f(a) \cdot f(b) < 0$
Concluzia (existența unui zero)condiție: cel puțin un astfel de $c$ există; pot fi mai multe
$\exists\, c \in (a, b) \text{ astfel încât } f(c) = 0$
Forma generală (teorema valorii intermediare)condiție: orice valoare intermediară este atinsă de $f$ pe $(a,b)$
$\forall\, \mu \in \bigl(\min(f(a),f(b)),\, \max(f(a),f(b))\bigr),\; \exists\, c \in (a,b):\; f(c) = \mu$

Probleme rezolvate

Unde apar continuitate în probleme rezolvate

Continuitatea apare în Subiectul II și Subiectul III la BAC M1. Cerințele tipice: verificarea continuității funcțiilor definite cu mai multe ramuri (funcții definite pe intervale), clasificarea punctelor de discontinuitate și aplicarea teoremei lui Bolzano pentru a demonstra existența unui zero. La variantele recente, continuitatea precede studiul derivabilității în problema de analiză din Subiectul II.

Pe baremele oficiale

În arhiva problemelor zilnice

Întrebări frecvente despre continuitate

Ce înseamnă că o funcție este continuă?

O funcție este continuă în punctul x₀ dacă valoarea sa acolo coincide cu limita ei în acel punct. Concret: funcția trebuie să fie definită în x₀, limita trebuie să existe (limitele laterale să fie egale) și limita trebuie să fie egală cu f(x₀). Informal, înseamnă că graficul nu sare — se poate trasa fără a ridica creionul de pe hârtie.

Cum verific continuitatea unei funcții definite prin două formule?

Calculezi separat limita laterală stângă și limita laterală dreaptă în punctul de joncțiune x₀. Dacă ambele sunt egale cu valoarea f(x₀), funcția este continuă. Dacă limitele laterale sunt egale dar diferite de f(x₀), ai discontinuitate eliminabilă. Dacă limitele laterale sunt diferite (finite), ai discontinuitate de speța I; dacă una e infinită, e speța a II-a.

Ce este un punct de discontinuitate de speța I?

Un punct de discontinuitate de speța I este un punct în care ambele limite laterale (stângă și dreaptă) există și sunt finite, dar fie sunt diferite între ele, fie diferă de valoarea funcției. Graficul prezintă un salt finit. Un caz special este discontinuitatea eliminabilă: limitele laterale coincid, dar valoarea funcției în acel punct lipsește sau e diferită — modificând f(x₀), funcția devine continuă.

Cum aplic teorema lui Bolzano la o problemă de tip „arătați că există”?

Trebuie să găsești un interval [a, b] pe care funcția este continuă și în care f(a) și f(b) au semne opuse — adică f(a) · f(b) < 0. Teorema garantează atunci că există cel puțin un c ∈ (a, b) cu f(c) = 0. La BAC, construiești intervalul alegând valori convingătoare: de obicei numere întregi mici sau capete naturale, astfel încât f să fie negativă într-un capăt și pozitivă în celălalt.

Ghidul complet de pregătire BAC Matematică M1Capitole, structura subiectului, barem și variante oficiale.Vezi toate formulele de BAC matematicăAlgebră, analiză și geometrie — tot pe o singură pagină.