规定x=0可写成0/1,因为x=1可写成1/1,x=2可写成2/1,....,x=k可写成k/1,此时R(x)=1,即x=0,1,2,...k,周期为1,所以黎曼函数又可写成:
证明:∀x0∈(-∞,+∞),lim(x→x0)R(x)=0,即R(x)在一切无理点连续,在有理点不连续.
证:由R(x)周期性,只考虑[0,1]中的点,即证x0∈[0,1],lim(x→x0)R(x)=0.
在[0,1]中,分母为1的数:0/1,1/1
分母为2的数:1/2
分母为3的数:1/3,2/3
…
分母为k的数:至多k个,k是正整数
对任意正整数k,[0,1]上分母≤k的有理数有限个
由函数极限定义:
∀ε>0,找δ>0,记k=[1/ε],在[0,1]中分母≤k的有理数记为r1,r2,…,rn
令δ=min{|ri-x0|} (1≤i≤n,ri≠x0)
∀x∈[0,1](0<|x-x0|<δ):
(i)x无理数,R(x)=0
(ii)x有理数,分母>k (前面规定k有限,这里分母>k理所当然)
k=[1/ε],x的分母≥[1/ε]+1,则R(x)≤1/([1/ε]+1)<1/1/ε=ε
合起来就有
|R(x)-0|<ε
∴lim(x→x0)R(x)=0.
结论:黎曼函数在无理数连续,在很小一部分有理数不连续.
∀ε>0,在[0,1]上R(x)≥ε的点至多有限个.