Теорема говорит о том, что функция непрерывна тогда и только тогда, когда прообраз всякого открытого (соотв. замкнутого) множества открыт (соотв. замкнут).
В Вашем случае множество

открыто, а

замкнуты.
Но можно и исходя из определений. В первом случае надо просто воспользоваться непрерывностью и выбрать маленькую окрестность икса, в оставшихся берем последовательность точек из

(либо

), учитываем, что функция непрерывна и "переходим к пределу в неравенстве".