Известна теорема о пределе композиции функции(взято из Зорича): Пусть

- множество,
![$\[{\mathfrak{B}_Y}\]$ $\[{\mathfrak{B}_Y}\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/5/9/d59a96ac634b7f65fa29b4fa741e093982.png)
- база в

,
![$\[g:Y \to \mathbb{R}\]$ $\[g:Y \to \mathbb{R}\]$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/a/1/9/a19cd534ceb124ebbaa8de86b1b3b1df82.png)
- отображение, имеющее предел по базе
![$\[{\mathfrak{B}_Y}\]$ $\[{\mathfrak{B}_Y}\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/5/9/d59a96ac634b7f65fa29b4fa741e093982.png)
. Пусть

- множество,
![$\[{\mathfrak{B}_X}\]$ $\[{\mathfrak{B}_X}\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/2/3/9231870c79f104955405f530de4851d982.png)
- база в

,
![$\[f:X \to Y\]$ $\[f:X \to Y\]$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/3/4/b3418596ff82b64c7f8d685369139a0082.png)
- такое отображение, что
![$\[\forall {B_Y} \in {\mathfrak{B}_Y}\exists {B_X} \in {\mathfrak{B}_X}\left( {f\left( {{B_X}} \right) \subset {B_Y}} \right)\] $ $\[\forall {B_Y} \in {\mathfrak{B}_Y}\exists {B_X} \in {\mathfrak{B}_X}\left( {f\left( {{B_X}} \right) \subset {B_Y}} \right)\] $](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/0/1/201c1343aa57c8870f48ba6748610adb82.png)
, тогда
![$$\[\mathop {\lim }\limits_{{\mathfrak{B}_X}} \left( {g \circ f} \right)(x) = \mathop {\lim }\limits_{{\mathfrak{B}_Y}} \left( g \right)(y)\]$$ $$\[\mathop {\lim }\limits_{{\mathfrak{B}_X}} \left( {g \circ f} \right)(x) = \mathop {\lim }\limits_{{\mathfrak{B}_Y}} \left( g \right)(y)\]$$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/3/9/539ec77e6dadef33b9c95c6af2dc210782.png)
Известно, что если
![$\[g(y) = \left| {\operatorname{sgn} y} \right|\]$ $\[g(y) = \left| {\operatorname{sgn} y} \right|\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/b/a/1ba0b5024615857285423f3df344dc8182.png)
, то если
![$\[{{\mathfrak{B}_Y}}\]$ $\[{{\mathfrak{B}_Y}}\]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/5/4b5ca84bda0a3077a2bd7f3e63a04ced82.png)
- база
![$\[{y \to 0}\]$ $\[{y \to 0}\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/d/5/5d5781e57857570936ca636ad425b52a82.png)
, то
![$\[\mathop {\lim }\limits_{{\mathfrak{B}_Y}} \left( g \right)(y) = 1\]$ $\[\mathop {\lim }\limits_{{\mathfrak{B}_Y}} \left( g \right)(y) = 1\]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/8/3/4830da3ae384c10194cd0b9d004e513a82.png)
.
Положим теперь
![$\[{{\mathfrak{B}_X}}\] $ $\[{{\mathfrak{B}_X}}\] $](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/1/8/118e7d1b3ac4e77505721cead84b01a182.png)
- база
![$\[{x \to 0}\]$ $\[{x \to 0}\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/d/1/1d18a60519049b020eb2fc1ab655effc82.png)
. Положим функцию
![$\[f:X \to Y\]$ $\[f:X \to Y\]$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/3/4/b3418596ff82b64c7f8d685369139a0082.png)
, заданную соответствием
![$\[x \mapsto x\sin \frac{1}{x}\] $ $\[x \mapsto x\sin \frac{1}{x}\] $](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/c/0/9c03dbac8f776b1d9b23dfec3449b33682.png)
. Из критерия Коши для функций можно получить, что
![$\[\neg \exists \mathop {\lim }\limits_{{\mathfrak{B}_X}} \left( {g \circ f} \right)(x) = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \left| {\operatorname{sgn} \left( {x\sin \frac{1}{x}} \right)} \right|\]$ $\[\neg \exists \mathop {\lim }\limits_{{\mathfrak{B}_X}} \left( {g \circ f} \right)(x) = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \left| {\operatorname{sgn} \left( {x\sin \frac{1}{x}} \right)} \right|\]$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/4/5/f45743b52fb09e9c4f0dee1f2e97a93582.png)
, однако у меня выходит так, что условия теоремы о композиции соблюдены, поэтому получается, что
![$\[\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \left| {\operatorname{sgn} \left( {x\sin \frac{1}{x}} \right)} \right| = 1\]$ $\[\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \left| {\operatorname{sgn} \left( {x\sin \frac{1}{x}} \right)} \right| = 1\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/a/6/da623284b43aa8cd82939e12de8127bb82.png)
, хотя такого не может быть. Доказываю я это так:
Пусть
![$\[{B_Y} = \left\{ {y \in \mathbb{R}\left| {\alpha < y < \beta ,y \ne \left. {0,\alpha < 0,0 < \beta } \right\}} \right.} \right.\]$ $\[{B_Y} = \left\{ {y \in \mathbb{R}\left| {\alpha < y < \beta ,y \ne \left. {0,\alpha < 0,0 < \beta } \right\}} \right.} \right.\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/7/4/5745d95c800aa83511e33d6272ef76cf82.png)
-произвольный элемент базы

. Заметим, что если
![$\[{B_X} = \left\{ {x \in \mathbb{R}\left| {\alpha ' < x < \beta ',x \ne \left. {0,\alpha ' < 0,0 < \beta '} \right\}} \right.} \right.\]$ $\[{B_X} = \left\{ {x \in \mathbb{R}\left| {\alpha ' < x < \beta ',x \ne \left. {0,\alpha ' < 0,0 < \beta '} \right\}} \right.} \right.\]$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/b/e/2be7575f53f32d0e4ee67a88791f4c6b82.png)
, некоторый элемент базы
![$\[{{\mathfrak{B}_X}}\]$ $\[{{\mathfrak{B}_X}}\]$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/a/5/a/a5a5cf9d18246a7157daf0ed40d2ed2582.png)
, то так как на
![$\[x \in \left( {\alpha ',\beta '} \right)\]$ $\[x \in \left( {\alpha ',\beta '} \right)\]$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/d/f/2dfd0a7d0e9f8fd9319245455416d70882.png)
выполнено
![$\[\left| {x\sin \frac{1}{x}} \right| \leqslant \left| x \right|\left| {\sin \frac{1}{x}} \right| \leqslant \left| x \right| \[ \leqslant \] \max (\left| {\alpha '} \right|;\beta ') = M\]$ $\[\left| {x\sin \frac{1}{x}} \right| \leqslant \left| x \right|\left| {\sin \frac{1}{x}} \right| \leqslant \left| x \right| \[ \leqslant \] \max (\left| {\alpha '} \right|;\beta ') = M\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/9/6/996b0b871e778ea72a08ff361f3247e782.png)
, то тогда подбирая
![$\[{\alpha ',\beta '}\]$ $\[{\alpha ',\beta '}\]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/0/0/4/0043a921f144d27b3eab72b4b61e994082.png)
так, чтобы
![$\[M \leqslant \min (\left| \alpha \right|;\beta )\]$ $\[M \leqslant \min (\left| \alpha \right|;\beta )\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/f/0/df0fe2744731396fec1667b2804f6cd982.png)
добьемся того, чтобы
![$\[f({B_X}) \subset \left[ { - M,M} \right] \subset {B_Y}\]$ $\[f({B_X}) \subset \left[ { - M,M} \right] \subset {B_Y}\]$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/0/0/600bfa8eb7a8f58c3aea2a4e258a900f82.png)
, то есть условие теоремы выполнено. Где я неправ?