Mathematik Abitur
Stetigkeit
Definition des Begriffes Stetigkeit mithilfe des Umgebungsbegriffes

Der Begriff Stetigkeit gehört zu den zentralen Ideen der Differenzial- und Integralrechnung. Wenn man in der Umgangssprache einen bestimmten Vorgang als "stetig" bezeichnet, so meint man damit, dass er ohne Unterbrechung und ohne sprunghafte Veränderungen abläuft. Eine ganz ähnliche Bedeutung hat der Begriff in der Mathematik.

Mithilfe des Grenzwertbegriffs wird Stetigkeit folgendermaßen definiert:

Wenn zum Definitionsbereich gehört, die Funktion f aber an der Stelle nicht stetig sein sollte, so kann das nur an einer der beiden folgenden Ursachen liegen:
Entweder hat die Funktion keinen Grenzwert für (dann liegt bei eine echte Unstetigkeit vor) oder sie hat einen Grenzwert, der aber von verschieden ist (in diesem Fall spricht man von einer hebbaren Unstetigkeit). In folgendem Bild sind diese beiden Fällen dargestellt.



Die links dargestellte Funktion ist an der Stelle echt unstetig, da sie dort keinen Grenzwert besitzt.
Die rechts dargestellte Funktion hat an der Stelle einen Grenzwert, ist an dieser Stelle allerdings unstetig, da Grenzwert und Funktionswert dort nicht übereinstimmen. Die Unstetigkeit ist jedoch hebbar, d.h., sie kann durch Umdefinieren von f an der Stelle aufgehoben (behoben) werden, indem man den Punkt im rechten Bild "an die richtige Stelle absenkt".

Den Begriff Stetigkeit kann man auch ohne Bezug zum Grenzwertbegriff definieren, indem man auf den Umgebungsbegriff zurückgeht. Man definiert dann folgendermaßen:

Das folgende Bild (s. auch Bild 1) veranschaulicht die Bedingungen dieser Definition.



Anmerkung:
Beide hier angeführten Definitionen der Stetigkeit sind zueinander gleichwertig.

Wir betrachten im Folgenden zwei Beispiele.

Für den Grenzwert an dieser Stelle ergibt sich:

Grenzwert und Funktionswert stimmen überein, damit ist f an der Stelle stetig.

Für den Grenzwert erhält man:

Rechts- und linksseitiger Grenzwert stimmen nicht über, folglich existiert kein Grenzwert der Funktion für und die Funktion ist an der Stelle unstetig.
Da die Funktion f an der Stelle nicht definiert ist, erübrigt sich eine Untersuchung auf Stetigkeit. Sie ist dort weder stetig noch unstetig.

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