这实际上就是证明函数极限的唯一性。我们采用反证法。
假设lim g(x)≠lim h(x) (x趋向于无穷大或者x0均可),记lim g(x)=a,lim h(x)=b,a≠b,
根据题意,有lim f(x)=a,且lim f(x)=b, (方便书写,这里讨论x在以x0为中心,l为半径的去心领域中的情况)
根据极限定义,有当x在以x0为中心,l为半径的去心领域中时,对于任意给定的正数z,均有
1.-z<f(x)-a<z
2.-z<f(x)-b<z
取z=(a-b)/2,两式可以化简成
1.(a+b)/2<f(x)<(3a-b)/2
2.(3a-b)/2<f(x)<(a+b)/2
不论(a+b)/2和(3a-b)/2大小关系如何,两式都不可能同时成立。因此lim f(x)若存在,则必有唯一性。
命题得证。