Continuity & Uniform Convergence Practice Quiz with a Step-by-Step Interactive Lesson
Use the question set below to practice continuity and uniform convergence using the most important definitions and theorems from real analysis: epsilon-delta continuity at a point, one-sided continuity and continuity on intervals, removable discontinuity, jump discontinuity, and infinite/essential discontinuity, algebra of continuous functions (sums, products, quotients, compositions), uniform continuity on sets and classic tests (like Heine-Cantor on compact intervals), pointwise convergence vs. uniform convergence of function sequences \((f_n)\), the sup norm \(\|f_n-f\|_\infty\) and what it means for uniform convergence, and key results like uniform convergence preserves continuity, plus the Weierstrass M-test for uniform convergence of series \(\sum f_n\). If you want a refresher with worked examples, click Start lesson.
How this continuity and uniform convergence practice works
- 1. Take the practice set: answer the continuity and uniform convergence questions below.
- 2. Open the lesson (optional): review \(\varepsilon\)-\(\delta\) definitions, uniform continuity, pointwise vs. uniform convergence, and fast tests with clear examples.
- 3. Retry: return to the question set and apply the definitions and theorems immediately.
What you will learn in the continuity and uniform convergence lesson
Continuity at a point (epsilon-delta)
- Definition: \(f\) is continuous at \(a\) if \(\forall \varepsilon>0\,\exists \delta>0\) such that \(|x-a|<\delta \Rightarrow |f(x)-f(a)|<\varepsilon\)
- Limit form: continuity at \(a\) means \(\lim_{x\to a} f(x)=f(a)\) (when the limit exists)
- Discontinuity types: removable, jump, and infinite/essential discontinuities (how to recognize each)
Continuity on intervals & core theorems
- Continuity on \([a,b]\): continuous at every point of the interval (including endpoints via one-sided limits)
- Extreme Value Theorem: continuous on \([a,b]\) \(\Rightarrow\) attains max and min
- Intermediate Value Theorem: continuous on \([a,b]\) \(\Rightarrow\) takes all values between \(f(a)\) and \(f(b)\)
Uniform continuity (stronger than continuity)
- Definition: \(\forall \varepsilon>0\,\exists \delta>0\) such that \(|x-y|<\delta \Rightarrow |f(x)-f(y)|<\varepsilon\) for all \(x,y\) in the set
- Heine-Cantor: continuous on a compact interval \([a,b]\) \(\Rightarrow\) uniformly continuous
- Common examples: polynomials are uniformly continuous on bounded intervals; \(x^2\) is not uniformly continuous on \(\mathbb{R}\)
Uniform convergence (sup norm) & preservation results
- Uniform convergence: \(f_n\to f\) uniformly if \(\sup_{x\in E}|f_n(x)-f(x)|\to 0\)
- Preserves continuity: if each \(f_n\) is continuous on \(E\) and \(f_n\to f\) uniformly, then \(f\) is continuous on \(E\)
- Weierstrass M-test: if \(|f_n(x)|\le M_n\) and \(\sum M_n\) converges, then \(\sum f_n\) converges uniformly (and absolutely) on \(E\)
Practice set
Continuità, convergenza uniforme practice questions with instant score
Answer all 10 questions below, then get your final score and a mistake review at the end so you know exactly what to improve.
Quale delle seguenti funzioni è discontinua in \(x=0\)?
Correct answer: C. \(1/x\)
Explanation: \(1/x\) non è definita (quindi non è continua) in \(x=0\), mentre i polinomi, \(\sin x\) e \(|x|\) sono continue ovunque.
La successione di funzioni \(f_n(x)=x^n\) converge uniformemente nell'intervallo \([0,1)\)?
Correct answer: D. Converge puntualmente ma non uniformemente
Explanation: Per ogni \(x\) fissato in \([0,1)\), \(x^n\to0\) per \(n\to\infty\), quindi la convergenza è puntuale. Tuttavia, quando \(x\to1^-\), \(x^n\) si avvicina a 1 lentamente, e \[ \sup_{x\in[0,1)}|x^n - 0| = 1 \] per ogni \(n\), quindi la convergenza non è uniforme su \([0,1)\).
La funzione \(f(x)=|x|\) è continua in \(x=0\)?
Correct answer: D. Sì
Explanation: La funzione valore assoluto non presenta rotture o salti, quindi è continua in 0.
La funzione \(f(x)=\lfloor x\rfloor\) è continua in \(x=1\)?
Correct answer: C. No
Explanation: La funzione parte intera salta da 0 a 1 nei punti interi, quindi non è continua in 1.
La funzione definita a tratti f(x)=\begin{cases}x & x≠2\\2 & x=2\end{cases} è continua in \(x=2\)?
Correct answer: A. Sì
Explanation: Sia il limite sia il valore della funzione in 2 sono uguali a 2, quindi è continua in quel punto.
\(f(x)=\frac{x^2-4}{x-2}\) è continua in \(x=2\) se definita da \(f(2)=4\)?
Correct answer: C. Sì
Explanation: Semplificando \((x^2-4)/(x-2)=x+2\); in 2 questo vale 4, in accordo con la definizione, quindi è continua.
\(f(x)=1/x\) è continua nel suo dominio?
Correct answer: B. Sì
Explanation: Nel suo dominio x≠0, \(1/x\) non presenta interruzioni, quindi è continua ovunque sia definita.
Quale funzione è uniformemente continua su \(\mathbb{R}\)?
Correct answer: B. \(\sin x\)
Explanation: \(\sin x\) ha pendenza limitata e nessuna singolarità, quindi è uniformemente continua su tutto \(\mathbb{R}\).
\(f_n(x)=x/n\) converge uniformemente a 0 su \([0,5]\)?
Correct answer: B. Sì
Explanation: \(\sup_{x\in[0,5]}|x/n|=5/n\to0\), quindi la convergenza è uniforme.
\(f_n(x)=x/n\) converge uniformemente a 0 su \([0,\infty)\)?
Correct answer: C. No
Explanation: Su un intervallo illimitato il supremo è infinito per ogni \(n\), quindi non si ha convergenza uniforme.
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