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Continuité

La continuité d'une fonction est un des critères permettant d'étudier la régularité de sa courbe. On dit qu'une fonction $f$ est continue sur un intervalle $I\subset \mathbb R$ lorsque $f$ est définie sur $I$ et que sa courbe sur $I$ peut se tracer “sans lever le crayon” .

Définitions

Soit $f$ une fonction définie sur un intervalle $I$ à valeurs dans $\mathbb{R}$ et $a\in I$.

Continuité en un réel : On dit qu'une fonction $f$ est continue en $a$ si les trois conditions suivantes sont vérifiées:

  • $f$ est définie en $a$.
  • $f(x)$ admet une limite quand $x$ tend vers $a$ (limite à gauche et à droite identique).
  • $\lim\limits_{x\to a}f(x)=f(a)$

Si l'une quelconque de ces trois conditions n'est pas vérifiée, on dit que $f$ n'est pas continue en $a$, ou qu'elle présente une discontinuité en $a$.

Continuité sur un intervalle :

  • On dit qu'une fonction est continue sur un intervalle si elle est continue en tout point de l'intervalle.
  • Aux extrémités de l'intervalle, il faut comprendre continue par continue à droite ou continue à gauche.
  • Une fonction est continue à gauche (resp. continue à droite) en $a$ si et seulement si $\lim\limits_{x \to a^-} f(x) = f(a) \; \displaystyle \Big(\textrm{resp.} \; \lim\limits_{x \to a^+} f(x) = f(a)\Big)$.

Domaine de continuité :

  • Le domaine de continuité de $f$, noté $\textrm{dom}_c~f$, est l'ensemble des réels en lesquels $f$ est continue.
  • $f$ est partout continue $\iff$ $\textrm{dom}_c \: f = \textrm{dom} \: f$

Exemples de fonctions continues

Presque toutes les fonctions vues au troisième degré sont continues sur tout intervalle contenu dans leur domaine de définition :

  • les fonctions polynômes sont continues sur $\mathbb{R}$;
  • les fonctions rationnelles sont continues sur tout intervalle contenu dans leur domaine de définition;
  • la fonction exponentielle est continue sur $\mathbb{R}$;
  • la fonction logarithme népérien est continue sur $] 0,+\infty[;$
  • les fonctions sinus et cosinus sont continues sur $\mathbb{R}$;
  • la fonction valeur absolue est continue sur $\mathbb{R}$
  • toutes les fonctions obtenues par opérations (somme, produit, quotient quand le dénominateur ne s'annule pas) ou composition à partir de ces fonctions de référence sont aussi continues sur leur domaine de définition.

La fonction partie entière fournit un exemple de fonction définie sur $\mathbb{R}$ et discontinue en certains réels (et donc non continue sur $\mathbb{R})$.

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