2多元函数的极限与连续性-200712
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
证 因为
x2 xy y2 7 ( x2 4) xy 2 ( y2 1)
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
4
| ( x 2)( x 2) ( x 2) y 2( y 1) ( y 1)( y 1) |
| x2|| x y 2|| y1|| y3|. 不妨先限制在点(2, 1)的方邻域
11
推论3 极限 lim f (P) 存在的充要条件是：D 中任 P P0 PD
一满足条件
Pn
P0
且
lim
n
Pn
P0 的点列 {Pn}, 它所
对应的函数列 { f (Pn )} 都收敛．
下面三个例子是它们的应用．
例3
讨论
f (x,
y)
xy x2 y2
当 (x,
y) (0, 0) 时是否
存在极限．( 注: 本题结论很重要, 以后常会用到. )
x2 y2 0, 而并不要求 x y 0.
(证法二) 作极坐标变换 x r cos, y r sin. 这时
( x, y) (0, 0) 等价于 r 0 ( 对任何 ). 由于
| f (x, y) 0 |
x2 y2 xy x2 y2
1 r 2 | sin 4 | 1 r 2 ,
,
故 lim f ( x, y) 0. ( x, y) (0, 0)
注意 不要把上面的估计式错写成：
x2 y2 xy x2 y2 0
x2 y2 xy
2xy
1 ( x2 y2 ), 2
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
8
Leabharlann Baidu
因为 ( x, y) (0, 0) 的过程只要求 ( x, y) (0, 0), 即
证 (证法一) 0, 由
x2 y2
x2 y2 x2 y2
xy x2 y2 0 2
x2 y2
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
7
1 x2 y2 1 ( x2 y2 ),
2
2
可知 2 , 当 0 x2 y2 时, 便有
x2 y2 xy x2 y2 0
不存在, 则 lim f (P) 也不存在．
P P0 PD
推论2 若 E1, E2 D, P0 是它们的聚点，使得
lim
P P0
f (P)
A1
与
lim
P P0
f (P)
A2
PE1
PE2
都存在，但
A1
A2
,
则
lim
P P0
f
(P)
不存在．
PD
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
4
4
因此， 0, 只须 r x2 y2 2 , 对任何
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
9
都有
| f ( x, y) 0 | 1 r2 , 即 lim f ( x, y) 0.
4
( x, y) (0, 0)
下述定理及其推论相当于一元函数极限的海涅归
结原则(而且证明方法也相类似).
返回 2
一、二重极限
定义1 设二元函数 f 定义在 D R2 上, P0 为 D 的
一个聚点, A 是一实数. 若 0, 0, 使得当 P U o(P0; ) I D 时, 都有
| f (P) A | ,
则称 f 在 D 上当 P P0 时以 A 为极限, 记作 lim f (P) A.
( x, y) | x 2 | 1, | y 1 | 1
内来讨论, 于是有 | y 3 | | y 1 4 | | y 1 | 4 5, | x y 2 | | ( x 2) ( y 1) 5 | | x 2 | | y 1 | 5 7.
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
5
所以 x2 xy y2 7 7 | x 2| 5| y 1|
7 ( | x 2 | | y 1 | ).
0, 取
min ( 1,
14
),当 |
x2|,
|
y 1|
且 ( x, y) (2, 1) 时, 就有
x2 xy y2 7 7 2 14 .
解 当动点 (x, y) 沿着直线 y mx 而趋于定点 (0, 0)
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
12
时，由于
f (x,
y)
m f (x, mx) 1 m2
,
因此有
m
( x,
lim
y) (0, 0)
f
( x,
y)
lim
x0
f
( x,
mx)
1
m2
.
y mx
这说明动点沿不同斜率 m 的直线趋于原点时, 对应
P P0 P D
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
3
简记为
lim f (P) A.
P P0
当 P, P0 分别用坐标 ( x, y),( x0 , y0 )表示时, 上式也
常写作
lim f ( x, y) A.
( x, y) ( x0 , y0 )
例1 依定义验证 lim ( x2 x y y2 ) 7. ( x, y) (2, 1)
的极限值不相同，因而所讨论的极限不存在．
例4 设
1， 0 y x2, x ,
f
( x,
y)
0，
其余部分.
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
13
定理1
lim f (P) A 的充要条件是：对于 D 的
P P0 PD
任一子集 E,只要 P0 仍是 E 的聚点,就有
lim f (P) A .
P P0 PE
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
10
推论1
若
E1 D, P0 是 E1 的聚点, 使
lim
P P0
f (P)
PE1
多元函数的极限与连续性
二重极限 累次极限
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
1
与一元函数的极限相类似， 二元函数的极限 同样是二元函数微积分的基础. 但因自变量个数 的增多, 导致多元函数的极限有重极限与累次极 限两种形式, 而累次极限是一元函数情形下所不 会出现的.
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
这就证得 lim ( x2 x y y2 ) 7.
( x, y) (2, 1)
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
6
例2 设
f
( x,
y)
xy
x2 x2
y2 y2
，
( x,
y)
(0,
0),
0,
( x, y) (0, 0),
证明 lim f ( x, y) 0. ( x, y) (0, 0)
x2 xy y2 7 ( x2 4) xy 2 ( y2 1)
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
4
| ( x 2)( x 2) ( x 2) y 2( y 1) ( y 1)( y 1) |
| x2|| x y 2|| y1|| y3|. 不妨先限制在点(2, 1)的方邻域
11
推论3 极限 lim f (P) 存在的充要条件是：D 中任 P P0 PD
一满足条件
Pn
P0
且
lim
n
Pn
P0 的点列 {Pn}, 它所
对应的函数列 { f (Pn )} 都收敛．
下面三个例子是它们的应用．
例3
讨论
f (x,
y)
xy x2 y2
当 (x,
y) (0, 0) 时是否
存在极限．( 注: 本题结论很重要, 以后常会用到. )
x2 y2 0, 而并不要求 x y 0.
(证法二) 作极坐标变换 x r cos, y r sin. 这时
( x, y) (0, 0) 等价于 r 0 ( 对任何 ). 由于
| f (x, y) 0 |
x2 y2 xy x2 y2
1 r 2 | sin 4 | 1 r 2 ,
,
故 lim f ( x, y) 0. ( x, y) (0, 0)
注意 不要把上面的估计式错写成：
x2 y2 xy x2 y2 0
x2 y2 xy
2xy
1 ( x2 y2 ), 2
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
8
Leabharlann Baidu
因为 ( x, y) (0, 0) 的过程只要求 ( x, y) (0, 0), 即
证 (证法一) 0, 由
x2 y2
x2 y2 x2 y2
xy x2 y2 0 2
x2 y2
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
7
1 x2 y2 1 ( x2 y2 ),
2
2
可知 2 , 当 0 x2 y2 时, 便有
x2 y2 xy x2 y2 0
不存在, 则 lim f (P) 也不存在．
P P0 PD
推论2 若 E1, E2 D, P0 是它们的聚点，使得
lim
P P0
f (P)
A1
与
lim
P P0
f (P)
A2
PE1
PE2
都存在，但
A1
A2
,
则
lim
P P0
f
(P)
不存在．
PD
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
4
4
因此， 0, 只须 r x2 y2 2 , 对任何
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
9
都有
| f ( x, y) 0 | 1 r2 , 即 lim f ( x, y) 0.
4
( x, y) (0, 0)
下述定理及其推论相当于一元函数极限的海涅归
结原则(而且证明方法也相类似).
返回 2
一、二重极限
定义1 设二元函数 f 定义在 D R2 上, P0 为 D 的
一个聚点, A 是一实数. 若 0, 0, 使得当 P U o(P0; ) I D 时, 都有
| f (P) A | ,
则称 f 在 D 上当 P P0 时以 A 为极限, 记作 lim f (P) A.
( x, y) | x 2 | 1, | y 1 | 1
内来讨论, 于是有 | y 3 | | y 1 4 | | y 1 | 4 5, | x y 2 | | ( x 2) ( y 1) 5 | | x 2 | | y 1 | 5 7.
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
5
所以 x2 xy y2 7 7 | x 2| 5| y 1|
7 ( | x 2 | | y 1 | ).
0, 取
min ( 1,
14
),当 |
x2|,
|
y 1|
且 ( x, y) (2, 1) 时, 就有
x2 xy y2 7 7 2 14 .
解 当动点 (x, y) 沿着直线 y mx 而趋于定点 (0, 0)
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
12
时，由于
f (x,
y)
m f (x, mx) 1 m2
,
因此有
m
( x,
lim
y) (0, 0)
f
( x,
y)
lim
x0
f
( x,
mx)
1
m2
.
y mx
这说明动点沿不同斜率 m 的直线趋于原点时, 对应
P P0 P D
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
3
简记为
lim f (P) A.
P P0
当 P, P0 分别用坐标 ( x, y),( x0 , y0 )表示时, 上式也
常写作
lim f ( x, y) A.
( x, y) ( x0 , y0 )
例1 依定义验证 lim ( x2 x y y2 ) 7. ( x, y) (2, 1)
的极限值不相同，因而所讨论的极限不存在．
例4 设
1， 0 y x2, x ,
f
( x,
y)
0，
其余部分.
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
13
定理1
lim f (P) A 的充要条件是：对于 D 的
P P0 PD
任一子集 E,只要 P0 仍是 E 的聚点,就有
lim f (P) A .
P P0 PE
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
10
推论1
若
E1 D, P0 是 E1 的聚点, 使
lim
P P0
f (P)
PE1
多元函数的极限与连续性
二重极限 累次极限
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
1
与一元函数的极限相类似， 二元函数的极限 同样是二元函数微积分的基础. 但因自变量个数 的增多, 导致多元函数的极限有重极限与累次极 限两种形式, 而累次极限是一元函数情形下所不 会出现的.
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
这就证得 lim ( x2 x y y2 ) 7.
( x, y) (2, 1)
2007年8月
南京航空航天大学 理学院 数学系
6
例2 设
f
( x,
y)
xy
x2 x2
y2 y2
，
( x,
y)
(0,
0),
0,
( x, y) (0, 0),
证明 lim f ( x, y) 0. ( x, y) (0, 0)