ハイネ・カントールの定理(英語: Heine–Cantor theorem)とは、次のような定理である。
微分積分学では次のように表現される。
定理 有界閉区間 I 上の連続関数 f : I → R は一様連続である。
実数 ε > 0 {\displaystyle \varepsilon >0} を任意に取る。連続性より、各 x ∈ M {\displaystyle x\in M} に対して U x := f − 1 ( D N ( f ( x ) ; ε / 2 ) ) {\displaystyle U_{x}:=f^{-1}(D_{N}(f(x);\varepsilon /2))} は x {\displaystyle x} を含む M {\displaystyle M} の開集合である。ここで D {\displaystyle D} は開球を表す。 D M ( x ; 2 δ ) ⊆ U x {\displaystyle D_{M}(x;2\delta )\subseteq U_{x}} となるような D M ( x ; δ ) {\displaystyle D_{M}(x;\delta )} たちの全体は X {\displaystyle X} の開被覆を成す。 X {\displaystyle X} はコンパクトだから有限部分被覆 { D ( x i ; δ i ) ∣ i = 1 , … , n } {\displaystyle \{D(x_{i};\delta _{i})\mid i=1,\ldots ,n\}} が取れる。 δ := min i δ i {\displaystyle \delta :=\min _{i}\delta _{i}} と置く。いま x , y ∈ M {\displaystyle x,y\in M} について d M ( x , y ) < δ {\displaystyle d_{M}(x,y)<\delta } と仮定する。ある i {\displaystyle i} に対して x ∈ D M ( x i ; δ i ) {\displaystyle x\in D_{M}(x_{i};\delta _{i})} である。よって三角不等式より y ∈ D M ( x i ; δ + δ i ) ⊆ D M ( x i ; 2 δ i ) {\displaystyle y\in D_{M}(x_{i};\delta +\delta _{i})\subseteq D_{M}(x_{i};2\delta _{i})} である。ここから x , y ∈ U x i {\displaystyle x,y\in U_{x_{i}}} が分かる。すなわち f ( x ) , f ( y ) ∈ D N ( f ( x i ) ; ε / 2 ) {\displaystyle f(x),f(y)\in D_{N}(f(x_{i});\varepsilon /2)} である。三角不等式から d N ( f ( x ) , f ( y ) ) < ε {\displaystyle d_{N}(f(x),f(y))<\varepsilon } が分かる。