выполняеться
Это не то же самое, что
. Тем более Вы вообще не пишете точку, окрестность которой берете.
Во-первых, пишите произвольные окрестности, Вам будет легче (не эпсилон-дельта), во-вторых, Вашим рассуждениям очень не хватает кванторов. Как только они появятся, жизнь преобразуется. Может быть. Доказательство простое, надо просто чётко (не забывая про эти самые кванторы) выписывать все определения: открытого множества, непрерывности etc.
Есть оно и в Зориче, и в Колмогорове-Фомине, у последних, правда, естессно, в абстрактных топологических пространствах, а не только конечномерных. Конечномерность тут, в общем-то, лишняя.