等度連續(equicontinuity)
單一連續函數承諾:輸入的微小移動造成輸出的微小移動。等度連續是整個函數族用一條共同規則同時做出的同一承諾。它是阻止一列函數隨著進行而暗中變得愈來愈陡的條件——擺動在整個族中被一致地約束,而這正是抽出收斂子序列所需要的。
嚴格地說,集合上的函數族 F 在點 x_0 等度連續,是指對每個誤差容限 epsilon > 0,存在單一的距離 delta > 0——對 F 中每個 f 都是同一個 delta——使得 |x - x_0| < delta 保證族中每個 f 都有 |f(x) - f(x_0)| < epsilon。若有一個 delta 在每一點都有效(常透過共同的利普希茨界),則該族一致等度連續。對比普通連續:每個函數各有自己的 delta,而那個 delta 可以在掃過整個族時縮小到無。等度連續的力量就在「同一個」這個詞:一個 delta 必須服務所有人。一個乾淨的充分條件:若所有 f 的導數有共同界 |f'| <= L,則對它們全體 |f(x) - f(y)| <= L|x - y|,故單一的 delta = epsilon/L 有效——導數有界的族是等度連續的。
等度連續是阿爾澤拉-阿斯科利定理微妙的那一半,因而是每個正規族論證中隱藏的成分。在複分析中你幾乎從不親手檢驗它:柯西估計把全純函數大小的界直接轉成它們導數的界,從而自動交出等度連續——這正是使蒙泰爾定理運作的步驟。誠實的提醒:一個族可以逐點有界且每個成員連續,卻不等度連續(想像愈長愈陡的隆起),那時就未必存在收斂子序列。緊性要求的是等度連續,而非僅僅各別的連續。
單位圓盤上所有滿足 |f| <= 1 的全純函數所構成的族,在較小的圓盤 |z| <= 1/2 上等度連續。柯西估計在那裡給出 |f'| <= 1/(1 - 1/2) = 2,故對族中每個 f 都有 |f(z) - f(w)| <= 2 |z - w|——對它們全體只有一個利普希茨常數,這恰好就是等度連續。
整個族共用一個利普希茨界,是認證等度連續的乾淨方法。
等度連續是族的性質,要求一個 delta 同時服務所有成員;普通連續只各別要求每個成員。阿爾澤拉-阿斯科利所需的是「有界加等度連續」(而非僅僅有界)。