Funzione continua

In matematica, una funzione continua è una funzione che, intuitivamente, fa corrispondere a elementi sufficientemente vicini del dominio elementi arbitrariamente vicini del codominio.

Esistono diverse definizioni di continuità, corrispondenti ai contesti matematici in cui vengono utilizzate: la continuità di una funzione è uno dei concetti di base della topologia e dell'analisi matematica. La continuità di una funzione può essere definita anche in modo locale: in questo caso si parla di continuità in un punto del dominio. Una funzione continua è, per definizione, continua in ogni punto del proprio dominio. Una funzione che non è continua è detta discontinua, e i punti del dominio in cui non è continua sono detti punti di discontinuità.

Per esempio, la funzione ${\displaystyle h(t)}$ che descrive l'altezza di un uomo rispetto alla sua età può essere vista come una funzione continua: in periodi brevi l'uomo cresce di poco. Al contrario, la funzione ${\displaystyle g(t)}$ che rappresenta la quantità di denaro presente in un conto corrente nel tempo è una funzione discontinua, poiché prelievi e depositi le fanno fare salti da un valore all'altro.

La continuità di una funzione è un concetto topologico, e quindi la definizione generale di funzione continua si sviluppa con funzioni tra spazi topologici. Lo stesso concetto è però usato in ambiti meno generali, soprattutto per quanto riguarda il suo utilizzo in analisi matematica: è spesso presentata la definizione di continuità solo per funzioni tra spazi metrici, o ancora, solo per funzioni di una variabile reale.

Nel caso di funzioni di una variabile reale, spesso la continuità è presentata come una proprietà del grafico: la funzione è continua se il suo grafico è formato da un'unica curva che non compia mai salti. Sebbene questa nozione possa essere usata nei casi più semplici per distinguere funzioni continue da funzioni discontinue, non è formalmente corretta, e può portare ad ambiguità o errori.

Una funzione ${\displaystyle f}$ si definisce continua nel punto ${\displaystyle p}$ del suo dominio se il suo limite per ${\displaystyle x}$ tendente a ${\displaystyle p}$ coincide con la valutazione della funzione in ${\displaystyle p}$, ovvero con ${\displaystyle f(p)}$. In simboli:^[1]

${\displaystyle \lim _{x\to p}f(x)=f(p)}$

Tale definizione è usata maggiormente per funzioni definite su un intervallo della retta reale: infatti, essa ha senso solo se ${\displaystyle p}$ è un punto di accumulazione per il dominio di ${\displaystyle f}$. Essa è comunque estendibile anche nel caso di domini più complicati, che comprendono punti isolati: in essi, ${\displaystyle f}$ risulta continua per una "verità vuota" (dall'inglese vacuous truth).

La funzione si dice continua se è continua in ogni punto ${\displaystyle p}$ del dominio.

Una funzione ${\displaystyle f\colon A\rightarrow \mathbb {R} }$ definita su un sottoinsieme ${\displaystyle A}$ dei numeri reali a valori reali si dice continua in un punto ${\displaystyle p\in A}$ se per ogni numero ${\displaystyle \varepsilon >0}$, arbitrariamente piccolo, esiste un secondo numero ${\displaystyle \delta >0}$ tale che, ${\displaystyle \forall x\in A\cap (p-\delta ,p+\delta )}$, la funzione ${\displaystyle f(x)}$ dista da ${\displaystyle f(p)}$ per meno di ${\displaystyle \varepsilon }$, ovvero:^[1]

${\displaystyle |f(x)-f(p)|<\varepsilon }$

In linguaggio simbolico, una funzione è continua in un punto ${\displaystyle p}$ se:

${\displaystyle \forall \varepsilon >0\ \exists \delta >0:|x-p|<\delta \Rightarrow |f(x)-f(p)|<\varepsilon }$

Se questa proprietà vale per ogni punto nel dominio di definizione della funzione, allora si dice che la funzione è continua. In questo caso si dice che ${\displaystyle f(x)\in C(A,\mathbb {R} )}$, che è l'insieme delle funzioni continue a valori reali e variabili in ${\displaystyle A}$.

Più intuitivamente, se si vuole che la funzione ${\displaystyle f(x)}$ disti di un valore piccolo da ${\displaystyle f(p)}$ ci basta restringerci a un intorno abbastanza piccolo del punto ${\displaystyle p}$. Se questo è possibile qualunque sia la distanza scelta (a meno di restringere ulteriormente l'intorno di ${\displaystyle p}$), allora la funzione è continua in ${\displaystyle p}$.

Questa definizione è equivalente a quella data in precedenza: essa è costruita dalla prima semplicemente esplicitando la definizione di limite di una funzione. È stata usata per la prima volta da Cauchy.^[2]

La definizione di continuità data nel caso di funzioni reali può essere generalizzata in contesti più ampi, come quello degli spazi topologici.

Siano due spazi topologici ${\displaystyle (X,\tau _{1})}$, ${\displaystyle (Y,\tau _{2})}$ e sia ${\displaystyle f:X\to Y}$ un'applicazione. Allora:

${\displaystyle f}$ si dice continua in ${\displaystyle x_{0}\in X}$ se ${\displaystyle \forall \ V}$ intorno di ${\displaystyle f(x_{0})}$ ${\displaystyle \exists \ U}$ intorno di ${\displaystyle x_{0}}$ tale che ${\displaystyle f(U)\subseteq V}$;

${\displaystyle f}$ si dice continua se ${\displaystyle \forall \ A}$ aperto in ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle f^{-1}(A)=\{x\in X|f(x)\in A\}}$ è un insieme aperto in ${\displaystyle X}$.

Osserviamo che altre definizioni equivalenti di funzione continua sono:

• ${\displaystyle f}$ è continua in ogni punto ${\displaystyle x\in X}$;
• ${\displaystyle \forall \ B\in \Gamma }$ ${\displaystyle f^{-1}(B)}$ è aperto in ${\displaystyle X}$ con ${\displaystyle \Gamma }$ una base della topologia ${\displaystyle \tau _{2}}$;
• ${\displaystyle \forall \ P\in \Pi }$ ${\displaystyle f^{-1}(P)}$ è aperto in ${\displaystyle X}$ con ${\displaystyle \Pi }$ una prebase della topologia ${\displaystyle \tau _{2}}$;
• ${\displaystyle \forall \ C}$ chiuso in ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle f^{-1}(C)}$ è chiuso in ${\displaystyle X}$;
• ${\displaystyle \forall \ T\subseteq Y}$ ${\displaystyle Cl(f^{-1}(T))\subseteq f^{-1}(Cl(T))}$ con ${\displaystyle Cl}$ la chiusura di un sottoinsieme;
• ${\displaystyle \forall \ S\subseteq X}$ ${\displaystyle f(Cl(S))\subseteq Cl(f(S))}$ con ${\displaystyle Cl}$ la chiusura di un sottoinsieme.

La definizione di continuità è strettamente legata alla topologia scelta nel dominio e nel codominio: funzioni continue con alcune scelte di topologia possono non esserlo con altre. Per esempio, la funzione identità è continua se lo spazio di arrivo ha la stessa topologia dello spazio di partenza, oppure se ne ha una meno fine, ovvero con meno aperti. Se invece lo spazio di arrivo ha una topologia più fine, con più aperti, la funzione identità non risulta continua.

Gli spazi metrici sono spazi topologici nei quali la topologia è generata da una base di intorni circolari.^[3] Sia ${\displaystyle f}$ una funzione tra due spazi metrici ${\displaystyle (X,d_{1})}$ e ${\displaystyle (Y,d_{2})}$. La funzione f si dice continua in un punto ${\displaystyle p}$ se, per ogni scelta di ${\displaystyle \varepsilon >0}$, esiste un ${\displaystyle \delta >0}$, tale che, per ogni punto ${\displaystyle x\in X}$ che dista meno di ${\displaystyle \delta }$ da ${\displaystyle p}$, ovvero che:

${\displaystyle d_{1}(x,p)<\delta }$

si ha che ${\displaystyle f(x)}$ dista per meno di ${\displaystyle \varepsilon }$ da ${\displaystyle f(p)}$, ovvero:^[4]

${\displaystyle d_{2}(f(x),f(p))<\varepsilon .}$

La definizione può essere scritta servendosi della nozione di intorno sferico ${\displaystyle B_{r}(p)}$ centrato in ${\displaystyle p}$, di raggio ${\displaystyle \delta }$: in questo caso, la funzione è continua se ${\displaystyle x\in B_{\delta }(p)\cap E}$ implica che ${\displaystyle f(x)\in B_{\varepsilon }(f(p))}$ o, simbolicamente:

${\displaystyle \forall \varepsilon >0\quad \exists \delta >0:f(E\cap B_{\delta }(p))\subset B_{\varepsilon }(f(p)),}$

dove ${\displaystyle E}$ è l'insieme di definizione di ${\displaystyle f}$.^[4]

Nel caso di funzioni reali, le definizioni coincidono se le due distanze su dominio e codominio non sono altro che il modulo della differenza tra due valori in ${\displaystyle \mathbb {R} }$.

Inoltre, questa definizione è valida per funzioni definite e a valori in tutti gli spazi vettoriali normati, dove la distanza sia la norma della differenza tra due punti. In particolare, è valida in ${\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}$ con la norma euclidea, ed estende quindi la definizione di continuità a funzioni di più variabili.

Sono esempi di funzioni continue:

• Le funzioni costanti ${\displaystyle f(x)=c}$.
• La funzione identità ${\displaystyle f(x)=x}$ da uno spazio topologico ${\displaystyle (X,\tau _{1})}$ allo stesso spazio ${\displaystyle (X,\tau _{2})}$, dove ${\displaystyle \tau _{2}}$ è la stessa topologia del dominio oppure una topologia meno fine.
• Le funzioni che associano a una coppia di numeri ${\displaystyle (x,y)}$ la somma ${\displaystyle x+y}$, il prodotto ${\displaystyle xy}$ o il rapporto ${\displaystyle x/y}$ sono continue nel loro insieme di definizione in ${\displaystyle \mathbb {R} ^{2}}$.
• Le trasformazioni lineari fra spazi euclidei
• Le funzioni espresse da polinomi, come per esempio ${\displaystyle f(x)=x^{3}+2x^{2}-3x+2}$.
• Le funzioni razionali, in tutti i punti in cui sono definite, ovvero in tutti i punti in cui non si annulla il denominatore.
• La funzione esponenziale e il logaritmo naturale nei loro insiemi di definizione, ovvero ${\displaystyle f(x)=\exp(x)}$ e ${\displaystyle f(x)=\log(x)}$.
• Le funzioni seno e coseno, ovvero ${\displaystyle f(x)=\cos(x)}$ e ${\displaystyle f(x)=\sin(x)}$.
• La funzione valore assoluto ${\displaystyle f(x)=|x|}$ è continua (ma non derivabile in ${\displaystyle x=0}$).
• La funzione di Cantor e la curva di Koch sono esempi di funzioni continue con struttura frattale.
• La curva di Peano: una curva piana che ricopre l'intero quadrato.
• La funzione ${\displaystyle f(x)=x^{x}}$ nel suo dominio reale. Essa è definita e continua per ogni ${\displaystyle x>0,}$ e per valori di ${\displaystyle x}$ negativi interi e razionali con denominatore dispari.

Sono esempi di funzioni non continue:

• La funzione di Heaviside, definita come

${\displaystyle H(x)={\begin{cases}1&{\text{se }}x\geq 0\\0&{\text{se }}x<0.\end{cases}}}$

• La funzione indicatrice di un sottoinsieme proprio di ${\displaystyle \mathbb {R} }$ è discontinua sulla frontiera dell'insieme.
• La funzione di Dirichlet è discontinua in ogni punto.

Sia ${\displaystyle f\colon I\to \mathbb {R} }$ una funzione continua a valori reali definita su un intervallo ${\displaystyle I}$. Valgono:

• Permanenza del segno: Se in un punto ${\displaystyle p}$ del suo dominio ${\displaystyle f(p)>0}$, allora esiste un intorno ${\displaystyle U(p)}$ tale che ${\displaystyle f(x)>0}$ in tutti i punti dell'intorno.
• Teorema dei valori intermedi: se ${\displaystyle a}$ e ${\displaystyle b}$ sono due punti del dominio, allora ${\displaystyle f}$ assume tutti i valori compresi fra ${\displaystyle f(a)}$ e ${\displaystyle f(b)}$.
• Teorema di Bolzano: se ${\displaystyle a}$ e ${\displaystyle b}$ sono due punti del dominio tali che ${\displaystyle f(a)\cdot f(b)\,<\,0}$ (ovvero se ${\displaystyle f(a)}$ e ${\displaystyle f(b)}$ hanno segno diverso), allora esiste almeno un ${\displaystyle p\in (a,b)}$ tale che ${\displaystyle f(p)=0.}$
• Teorema di Weierstrass: se l'intervallo ${\displaystyle I}$ è chiuso e limitato, ovvero se ${\displaystyle I=}$, allora ${\displaystyle f}$ ammette massimo e minimo, ovvero esistono due punti ${\displaystyle p}$ e ${\displaystyle q}$ tali che ${\displaystyle f(p)\leq f(x)\leq f(q)}$ per ogni ${\displaystyle x\in }$.

Se ${\displaystyle f}$ è una funzione continua biiettiva a valori reali definita su un intervallo, allora ${\displaystyle f}$ è strettamente monotona e la funzione inversa ${\displaystyle f^{-1}}$ è continua e strettamente monotona. L'implicazione non vale in generale per le funzioni il cui dominio non è un intervallo.^[5]

Sia ${\displaystyle f\colon (X,d_{1})\to (Y,d_{2})}$ una funzione tra spazi metrici. Valgono:

• Teorema di Weierstrass: se ${\displaystyle X}$ è un insieme compatto, allora ${\displaystyle f}$ assume massimo e minimo in ${\displaystyle X}$. In particolare esistono ${\displaystyle p,q\in X}$ tali che ${\displaystyle f(p)\leq f(x)\leq f(q)}$ per ogni ${\displaystyle x\in X}$.
• Se ${\displaystyle f}$ è biunivoca e ${\displaystyle X}$ è compatto, allora ${\displaystyle f^{-1}}$ è continua.
• Teorema di Heine - Cantor: se ${\displaystyle X}$ è compatto, allora ${\displaystyle f}$ è uniformemente continua.
• Se ${\displaystyle f(x)=(f_{1}(x),\dots ,f_{n}(x))}$, allora ${\displaystyle f}$ è continua se e solo se è continua ogni funzione ${\displaystyle f_{i}(x)}$. Questo risultato è valido quindi per le funzioni ${\displaystyle f(x):\mathbb {R} \to \mathbb {R} ^{n}}$.^[5]

Sia ${\displaystyle f\colon (X,\tau _{1})\to (Y,\tau _{2})}$ una funzione continua tra spazi topologici. Valgono:

• La controimmagine di un insieme aperto è un insieme aperto. Non è vero in generale che l'immagine di un insieme aperto sia un insieme aperto.
• La controimmagine di un insieme chiuso è un insieme chiuso.
• L'immagine di un insieme compatto è un insieme compatto.
• L'immagine di un insieme connesso è un insieme connesso.^[5]
• L'immagine di un insieme connesso per archi è un insieme connesso per archi.

La composizione di funzioni continue è una funzione continua, ovvero se ${\displaystyle f}$ e ${\displaystyle g}$ sono due funzioni continue, allora anche:

${\displaystyle h(x)=(f\circ g)(x)=f(g(x))}$

è una funzione continua.

Come conseguenza di questa proprietà si hanno le seguenti:

• La somma ${\displaystyle f+g}$ di due funzioni continue è una funzione continua.
• Il prodotto ${\displaystyle f\cdot g}$ di due funzioni continue è una funzione continua.
• Il quoziente ${\displaystyle f/g}$ di due funzioni continue è una funzione continua (nell'insieme di definizione, ovvero dove ${\displaystyle g}$ è diversa da 0).

In generale, l'inverso non è vero: ad esempio, se una funzione continua è somma di due funzioni, non è detto che entrambi gli addendi siano a loro volta funzioni continue.^[5] Ad esempio se

${\displaystyle f(x)={\begin{cases}0\quad {\text{se }}x\neq 1\\1\quad {\text{se }}x=1\end{cases}}\quad {\text{e}}\quad g(x)={\begin{cases}1\quad {\text{se }}x\neq 1\\0\quad {\text{se }}x=1\end{cases}},}$

allora ${\displaystyle f}$ e ${\displaystyle g}$ non sono continue, ma

${\displaystyle f(x)+g(x)=1\quad {\text{e}}\quad f(x)g(x)=0}$

sono entrambe continue su tutto ${\displaystyle \mathbb {R} }$. Analogamente se

${\displaystyle f(x)={\begin{cases}3\quad {\text{se }}x\neq 1\\9\quad {\text{se }}x=1\end{cases}}\quad {\text{e}}\quad g(x)={\begin{cases}1\quad {\text{se }}x\neq 1\\3\quad {\text{se }}x=1\end{cases}},}$

allora ${\displaystyle f}$ e ${\displaystyle g}$ non sono continue, ma

${\displaystyle {\frac {f(x)}{g(x)}}=3}$

è continua su tutto ${\displaystyle \mathbb {R} }$.

Data una successione di funzioni continue ${\displaystyle f_{1},f_{2},\dotsc \colon I\to \mathbb {R} }$ tali che il limite:

${\displaystyle f(x):=\lim _{n\to \infty }f_{n}(x)}$

esiste finito per ogni ${\displaystyle x\in \mathbb {R} }$ (convergenza puntuale), allora non è necessariamente vero che ${\displaystyle f(x)}$ è una funzione continua. Se però la successione converge uniformemente, allora il limite puntuale ${\displaystyle f(x)}$ è continuo.^[6]

Una funzione derivabile (o più in generale una funzione differenziabile) in un punto ${\displaystyle p}$ è sempre continua in quel punto. Non è vero l'inverso: esistono funzioni continue non derivabili, come ad esempio la funzione valore assoluto, continua in ${\displaystyle 0}$ ma non derivabile nello stesso punto. Esistono anche funzioni a variabile reale continue in tutti i punti del dominio e non derivabili in nessuno di essi, come la funzione di Weierstrass.

Una funzione continua ${\displaystyle f\colon \rightarrow \mathbb {R} }$ è sempre integrabile secondo Riemann (e quindi anche secondo Lebesgue). Inoltre, ${\displaystyle f}$ ammette sempre primitive e ogni sua primitiva è continua. Viceversa, non tutte le funzioni integrabili sono continue: per esempio, sono integrabili tutte le funzioni costanti a tratti.^[7]

Una funzione ${\displaystyle f}$ a valori reali è continua per successioni in ${\displaystyle x_{0}}$ se, per ogni successione ${\displaystyle x_{n}}$ a valori nel dominio della funzione e convergente a ${\displaystyle x_{0}}$, la successione ${\displaystyle f(x_{n})}$ converge a ${\displaystyle f(x_{0})}$.

Questa formulazione di continuità è dovuta a Eduard Heine.

Una funzione continua è sempre continua per successioni, mentre, al contrario è possibile dare esempi di funzioni continue per successioni, ma non continue. L'inverso vale solo se il dominio ${\displaystyle \scriptstyle {X}}$ è uno spazio sequenziale, come lo sono gli spazi primo-numerabili^[8] e dunque in particolare gli spazi metrici: in questo caso, quindi, le due definizioni si possono considerare equivalenti.^[9]

Una funzione reale ${\displaystyle f}$ si dice continua a destra in ${\displaystyle x_{0}}$ se:

${\displaystyle \lim _{x\to x_{0}^{+}}f(x)=f(x_{0}),}$

dove il limite è inteso solo come limite destro.

Una funzione ${\displaystyle f}$ si dice continua a sinistra in ${\displaystyle x_{0}}$ se:

${\displaystyle \lim _{x\to x_{0}^{-}}f(x)=f(x_{0}).}$

Una funzione è continua in un punto se e solo se è ivi continua a destra e a sinistra.

Queste proprietà non sono estendibili a funzioni a più di una variabile, in quanto nel piano, nello spazio, e generalmente in ${\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}$ quando ${\displaystyle n>1}$ non esiste relazione d'ordine, ovvero non è possibile definire una "destra" o una "sinistra".

Lo stesso argomento in dettaglio: Funzione semicontinua.

Una funzione ${\displaystyle f}$ definita su uno spazio topologico ${\displaystyle X}$ a valori reali si dice semicontinua inferiormente in ${\displaystyle x_{0}\in X}$ se per ogni ${\displaystyle \varepsilon >0}$ esiste un intorno ${\displaystyle U}$ di ${\displaystyle x_{0}}$ tale che per ogni ${\displaystyle x\in U}$, si ha:

${\displaystyle f(x)>f(x_{0})-\varepsilon .}$

Se invece vale, per ogni ${\displaystyle x\in U}$:

${\displaystyle f(x)<f(x_{0})+\varepsilon }$

la funzione viene detta semicontinua superiormente in ${\displaystyle x_{0}}$.

Se la prima (o rispettivamente la seconda) proprietà vale in ogni punto del dominio, si dice che la funzione è semicontinua inferiormente (o rispettivamente semicontinua superiormente).

La semicontinuità (sia inferiore sia superiore), è una proprietà più debole della continuità: esistono funzioni semicontinue ma non continue. Viceversa, una funzione è continua se e solo se è sia semicontinua inferiormente sia semicontinua superiormente.

Lo stesso argomento in dettaglio: Continuità separata.

Nel caso di funzioni di più variabili, è possibile definire una condizione più debole di continuità, detta continuità separata: una funzione ${\displaystyle f}$ è continua separatamente in un punto ${\displaystyle p}$ rispetto a una delle variabili ${\displaystyle x_{i}}$ se è continua la funzione di una variabile dipendente solo dal parametro ${\displaystyle x_{i}}$, lasciando le restanti variabili fissate al valore assunto nel punto in esame.

Lo stesso argomento in dettaglio: Continuità uniforme.

Una condizione più forte (e globale) di continuità è quella di continuità uniforme: una funzione continua tra due spazi metrici si dice uniformemente continua se il parametro ${\displaystyle \delta }$ della definizione non dipende dal punto ${\displaystyle p}$ considerato, ovvero se è possibile scegliere un ${\displaystyle \delta }$ che soddisfi la definizione per tutti i punti del dominio.

Più precisamente, una funzione ${\displaystyle f}$ è uniformemente continua se, per ogni ${\displaystyle \varepsilon >0}$ esiste un ${\displaystyle \delta >0}$ tale che, comunque presi due punti ${\displaystyle p}$ e ${\displaystyle q}$ nel dominio di ${\displaystyle f}$ che distano per meno di ${\displaystyle \delta }$, allora le loro immagini ${\displaystyle f(p)}$ e ${\displaystyle f(q)}$ distano per meno di ${\displaystyle \varepsilon }$^[5]:

${\displaystyle \forall \varepsilon >0\ \exists \delta >0:|x-p|<\delta \Rightarrow |f(x)-f(p)|<\varepsilon .}$

Lo stesso argomento in dettaglio: Equicontinuità.

Quando gli elementi di un insieme di funzioni continue hanno il medesimo modulo di continuità, si parla di insieme equicontinuo. Nello specifico, Siano ${\displaystyle X}$ e ${\displaystyle Y}$ due spazi metrici e ${\displaystyle F}$ una famiglia di funzioni definite da ${\displaystyle X}$ in ${\displaystyle Y}$. La famiglia ${\displaystyle F}$ è equicontinua nel punto ${\displaystyle x_{0}\in X}$ se per ogni ${\displaystyle \epsilon >0}$ esiste ${\displaystyle \delta >0}$ tale che ${\displaystyle d(f(x_{0}),f(x))<\epsilon }$ per tutte le ${\displaystyle f\in F}$ e per ogni ${\displaystyle x}$ tali che ${\displaystyle d(x_{0},x)<\delta }$. La famiglia ${\displaystyle F}$ è equicontinua (in tutto ${\displaystyle X}$) se è equicontinua in ogni suo punto. La famiglia ${\displaystyle F}$ è uniformemente equicontinua se per ogni ${\displaystyle \epsilon >0}$ esiste ${\displaystyle \delta >0}$ tale che ${\displaystyle d(f(x_{1}),f(x_{2}))<\epsilon }$ per tutte le ${\displaystyle f\in F}$ e per ogni coppia di punti ${\displaystyle x_{1}}$ e ${\displaystyle x_{2}}$ in ${\displaystyle X}$ tali che ${\displaystyle d(x_{1},x_{2})<\delta }$.

Più in generale, quando ${\displaystyle X}$ è uno spazio topologico, un insieme ${\displaystyle F}$ di funzioni da ${\displaystyle X}$ in ${\displaystyle Y}$ è equicontinuo nel punto ${\displaystyle x\in X}$ se per ogni ${\displaystyle \epsilon >0}$ il punto ${\displaystyle x}$ possiede un intorno ${\displaystyle U_{x}}$ tale che:

${\displaystyle d_{Y}(f(y),f(x))<\epsilon \qquad \forall y\in U_{x},\quad \forall f\in F.}$

Tale definizione è sapesso utilizzata nell'ambito degli spazi vettoriali topologici.

Lo stesso argomento in dettaglio: Funzione lipschitziana.

Correlato al concetto di continuità e continuità uniforme si hanno le funzioni lipschitziane, definite nel seguente modo:

${\displaystyle \forall x,y\in {\text{Dom}}f\ \exists L\geq 0{\text{ tale che }}|f(x)-f(y)|\leq L|x-y|.}$

La lipschitzità è una condizione sufficiente per la continuità uniforme e di conseguenza la continuità di una funzione.

L'insieme di tutte le funzioni continue su un dominio fissato ${\displaystyle A}$ e a valori reali:

${\displaystyle C(A,\mathbb {R} ):=\{f\colon A\to \mathbb {R} \ |\ f{\text{ è continua}}\}}$

può essere dotato di una struttura di spazio vettoriale ponendo per ${\displaystyle f}$ e ${\displaystyle g}$ in tale insieme:

${\displaystyle {\begin{aligned}f+g\colon A&\rightarrow \mathbb {R} \\x&\mapsto f(x)+g(x)\end{aligned}}}$

e per ${\displaystyle \alpha }$ numero reale:

${\displaystyle {\begin{aligned}\alpha f\colon A&\rightarrow \mathbb {R} \\x&\mapsto \alpha f(x)\end{aligned}}}$

Lo spazio vettoriale così definito è detto spazio delle funzioni continue su ${\displaystyle A}$.

Se il dominio ${\displaystyle A}$ è compatto (e quindi per tutte le funzioni in ${\displaystyle C(A,\mathbb {R} )}$ vale il teorema di Weierstrass) nello spazio ${\displaystyle C(A,\mathbb {R} )}$ può essere definita una norma ponendo:

${\displaystyle \left\|f\right\|_{\infty }:=\sup _{x\in A}f(x)}$

detta norma uniforme o norma del sup.

La coppia costituita dallo spazio ${\displaystyle C(A,\mathbb {R} )}$ e dalla norma uniforme individua uno spazio di Banach.

• (EN) Michael Reed, Barry Simon, Methods of Modern Mathematical Physics, Vol. 1: Functional Analysis, 2ª ed., San Diego, California, Academic press inc., 1980, ISBN 0-12-585050-6.
• Paolo Marcellini, Carlo Sbordone, Analisi Matematica Uno, Liguori Editore, 1998, ISBN 9788820728199.
• Paolo Maurizio Soardi, Analisi Matematica, CittàStudi, 2007, ISBN 978-88-251-7319-2.
• Marco Manetti, Topologia, Springer, 2008, ISBN 978-88-470-0756-7.
• (EN) Tom M. Apostol, Calculus, vol. 1, John Wiley & Sons, inc., 1967, ISBN 0-471-00005-1.
• (EN) A.V. Arkhangel'skii, Pontryagin, L.S., General Topology I, Springer-Verlag, 1990, ISBN 3-540-18178-4.
• Nicola Fusco, Paolo Marcellini, Carlo Sbordone: Lezioni di Analisi Matematica Due, Zanichelli, 2020, ISBN 9788808520203.
• Enrico Giusti, Analisi matematica 2, Bollati Boringhieri, 2008, ISBN 978-88-339-5706-7.

• Classe C di una funzione
• Continuità assoluta
• Continuità uniforme
• Continuità separata
• Funzione semicontinua
• Modulo di continuità
• Operatore lineare continuo
• Punto di accumulazione
• Punto di discontinuità
• Funzione derivabile

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sulla funzione continua

• (EN) continuous function, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Eric W. Weisstein, Continuous Function / Funzione continua, su MathWorld, Wolfram Research.
• (EN) Funzione continua, su Encyclopaedia of Mathematics, Springer e European Mathematical Society.

V · D · M Analisi matematica
Calcolo infinitesimale	Numero reale · Infinitesimo · O-grande · Successione (di funzioni) · Successione di Cauchy · Teorema di Bolzano-Weierstrass · Stima asintotica · Limite (di una funzione · di una successione · Forma indeterminata) · Teorema dei due carabinieri · Limite notevole · Punto di accumulazione · Punto isolato · Intorno · Serie (di funzioni) · Criteri di convergenza · Limite di funzioni a più variabili
Studio della continuità	Funzione continua · Punto di discontinuità · Continuità uniforme · Funzione lipschitziana · Teorema di Bolzano · Teorema di Weierstrass · Teorema dei valori intermedi · Teorema di Heine-Cantor · Modulo di continuità · Funzione semicontinua · Continuità separata · Teorema di approssimazione di Weierstrass
Calcolo differenziale	Derivata · Differenziale · Regole di derivazione · Teorema di Fermat · Teorema di Rolle · Teorema di Lagrange · Teorema di Cauchy · Teorema di Darboux · Teorema di Taylor · Serie di Taylor · Funzione differenziabile · Gradiente · Jacobiana · Hessiana · Forma differenziale · Generalizzazioni della derivata · Derivata parziale · Derivata mista
Integrale	Primitiva · Integrale di Riemann · Integrale improprio · Integrale di Lebesgue · Teorema fondamentale · Metodi di integrazione · Tavole · Integrale multiplo, di linea (1ª specie · 2ª specie) e di superficie (di volume)
Studio di funzione	Funzione · Variabile · Dominio e codominio · Funzioni pari e dispari · Funzione periodica · Funzione monotona · Funzione convessa · Massimo e minimo di una funzione · Punto angoloso · Cuspide · Punto di flesso · Asintoto · Grafico di una funzione · Funzione iniettiva
Disuguaglianze	Disuguaglianza triangolare · Disuguaglianza di Cauchy-Schwarz · Bernoulli · Jensen · Hölder · Young · Minkowski
Altro	Approssimazione di Stirling · Prodotto di Wallis · Funzione Gamma · Teorema delle funzioni implicite · Teorema della funzione inversa · Funzione hölderiana · Spazio metrico · Spazio normato · Intervallo · Insieme trascurabile · Insieme chiuso · Insieme aperto · Palla · Omeomorfismo · Omeomorfismo locale · Diffeomorfismo · Diffeomorfismo locale · Classe C di una funzione · Equazione differenziale · Problema di Cauchy

V · D · M Topologia
Concetti di Topologia generale	Spazio topologico · Base · Prebase · Ricoprimento · Assiomi di chiusura di Kuratowski · Invariante topologico · Relazione di finezza · Partizione dell'unità · Proprietà dell'intersezione finita Sottoinsiemi Intervallo · Aperto · Intorno · Chiuso · Insieme localmente chiuso · Insieme chiuso-aperto · Parte interna · Chiusura · Frontiera · Insieme derivato · Insieme limite · Insieme perfetto · Insieme denso · Insieme mai denso Punti Punto isolato · Punto di accumulazione · Punto di aderenza Funzioni Funzione continua · Omeomorfismo · Funzione aperta · Funzione chiusa · Funzione propria · Contrazione · Retrazione · Germe di funzione · Funzione a supporto compatto Successioni Limite · Limite di una successione · Successione · Rete · Convergenza · Successione di Cauchy Teoremi Teorema di Weierstrass · Heine-Borel · Tichonov · Lemma del tubo · Urysohn · Tietze · Baire · Brouwer · punto fisso · Teorema di Borsuk · Teorema di Borsuk-Ulam · Teorema della curva di Jordan · Teorema della mappa di Riemann Applicazioni pratiche Topologia dello spazio-tempo · Teoria quantistica dei campi topologica · K-teoria ritorta · Topologia di rete · Controllo della topologia · Topologia molecolare · Transitività topologica
Spazi topologici	Topologie classiche Topologia banale · Spazio di Sierpiński · Cofinita · Topologia della semicontinuità inferiore · di Zariski · Euclidea · del limite inferiore o di Sorgenfrey · Discreta · Topologia degli interi equispaziati · Insieme reale esteso · Topologia d'ordine · Piano di Moore · Topologia p-adica Costruzioni topologiche Topologia prodotto · Topologia di sottospazio · Topologia quoziente · Compattificazione (di Alexandrov · di Stone-Čech) · Cono · Bouquet · Rosa · Sospensione Topologie in Analisi funzionale Spazio funzionale · Topologia iniziale o debole · Topologia operatoriale · Topologia finale o forte · Topologia di Mackey · Topologia polare · Topologie operatoriali debole e forte Altri oggetti topologici Sfera · Palla · Toro · Corpo con manici · Bottiglia di Klein · Bottiglia di Klein solida · Anello · Nastro di Möbius · Retta proiettiva · Piano proiettivo · Superficie di Riemann · Nodo · Nodo torico · Link Frattali Insieme di Cantor · Spazio di Cantor · Polvere di Cantor · Spugna di Menger · Sfera di Alexander · Curva di Peano · Laghi di Wada Strutture miste Spazio vettoriale topologico · Gruppo topologico · Gruppo di Lie · Spazio uniforme · Algebra di Borel
Proprietà degli spazi topologici	Numerabilità Assioma di numerabilità · Spazio primo-numerabile · Spazio separabile · Spazio sequenziale Separazione Assioma di separazione · Spazio T0 · Spazio T1 · Spazio di Hausdorff · Spazio regolare · Spazio di Tichonov · Spazio normale Compattezza Spazio compatto · Spazio paracompatto · Spazio localmente compatto · Spazio di Lindelöf · Sottospazio relativamente compatto · Immersione compatta Connessione Spazio connesso · Spazio semplicemente connesso Metrizzabilità Spazio metrico · Spazio metrico completo · Spazio metrizzabile · Spazio ultrametrico · Spazio pseudometrico · Spazio polacco · Spazio normato · Spazio totalmente limitato Altre proprietà Spazio di Baire · Spazio topologico noetheriano · Spazio omogeneo · Orientazione
Topologia differenziale	Varietà (differenziabile · parallelizzabile · 3-varietà · 3-varietà irriducibile) · Atlante · Diffeomorfismo (locale · di Anosov) · Immersione · Curva · Superficie · Campo vettoriale · Fibrato (principale · vettoriale · Varietà fibrata) · Fibrato tangente · Spazio tangente · Fibrazione di Hopf · Varietà con bordo · Teorema dell'intorno tubolare · Somma connessa · Teorema di Kneser-Milnor · Congettura di geometrizzazione di Thurston · Cobordismo · Dimensione topologica · Topologia in dimensione bassa · Chirurgia di Dehn · Trasversalità · Eversione della sfera · Teoria delle foliazioni · Decomposizione JSJ
Topologia algebrica	Fondamenti Spazio semplicemente connesso · Gruppo fondamentale Omotopia Arco · Nerbo · Omotopia · Gruppi di omotopia Omologia e coomologia Omologia · Omologia singolare · Omologia ciclica · Algebra omologica · Coomologia di De Rham · Categoria abeliana Sollevamento Sollevamento · Teorema del sollevamento dell'omotopia · Teorema di unicità del sollevamento · Teorema di Van Kampen Topologia algebrica avanzata Grado topologico · Indice di avvolgimento · Indice di un campo vettoriale · Rivestimento · Numero di Betti · Successione di Mayer-Vietoris · Successione esatta · Successione spettrale · Complesso simpliciale · Complesso di celle · Complesso di catene · Schema simpliciale Superfici Caratteristica di Eulero · Formula di Eulero per i poliedri · Genere · Taglio · Superficie incompressibile · Classificazione delle superfici · Mapping class group · Teorema della palla pelosa · Teorema di Poincaré-Hopf · Congettura di Poincaré · Congettura di Hodge
Topologi di rilievo	Henri Poincaré · Felix Hausdorff · Georg Cantor · Eduard Čech · John Milnor · Pierre Samuel · Norman Steenrod · René Thom · Samuel Eilenberg · Andrej Nikolaevič Kolmogorov · Stephen Smale · Michael Atiyah · William Thurston · Marston Morse · Luitzen Brouwer

Portale Matematica: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di matematica