多元函数微分法 下载本文

是否有定义无关。

讨论2:当P沿一条固定的路径l,趋于Po:p?p0,f(x,y)?A时,能不能说。 f(x,y)在Po存在极限?(不能)

x2y例:证明f(x,y)?4在原点(0,0)不存在极限

x?y2分析:∵极限定义的意思是:不管点P(x,y)以什么方式和什么路径超时于Po(a,b)时,都有f(x,y)?A,因此要证f(x,y)在P(a,b)不存在极限,只须证明,当P(x,y)沿两条不同的路径超于P0(x,y)时,f(x,y)超于不同的两个数;或沿某一条路径

P?P0,f(x,y)不存在极限不存在即可。(∴可通过观察取两条特殊路径证之).

证明:当动点P(x,y)沿直线y?kx(k?0)趋于点P0?(0,0)时有:

x2yx2y (?在y?kx时,x?0?y?0)?0。 lim4?lim4x?0x?y2x?0x?y2y?0x2yx41?lim?当动点P(x,y)沿抛物线y?x趋于(0,0)时。lim4

x?0x?y2x?0x4?x42y?02∴f(x,y)在点(0,0)不存在极限。

x2y2课堂作业:证明:f(x,y)?22在(0,0)不存极限。 2xy?(x?y)取路径:1)y?x;2)x轴:y?0

作业:P155 1, 3, 4

前面我们讲了P?P0时的极限概念,下面对这个概念加以扩展,在一元函数有:

x???limf(x)?b????0,?B?0,?x:x?B(或x??B)有|f(x)?b|??,类似的定义: 1):mil(,)fxy?A?0,???0,x???y?yo?0B?(,?:)??,0?|Pxy|x?B与?y?yo??

有|f(x,y)?A|??

2):mil(,)fxyA?x??y????0,???0B,?0?1B(,?:)?,x?ByB2Pxy?与2?1

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有|f(x,y)?A|??

3):mil(,)fxyA???0,???0B,??10B?x???y???(,?:)Pxy,x??B2?B与y1

有|f(x,y)?A|??

上面我们讲的二元函数的二重极限在本质上是:x,y是两个互不相关的,互相独立的变量,当它们以独立的,任意方式同时x?a,y?b时,都有f(x,y)?A,就称A是f(x,y)在P0(a,b)点的二元函数的二重极限(即:极限). 二重极限的性质和有关定理与一元函数的极限相似,略: 下面讲一种新的极限:二次累次极限

(2) 二次累次极限:

(1)若当x?a时(y看作常数),函数f(x,y)存在极限,设limf(x,y)??(y),

x?a且当y?b时,?(y)存在极限B:lim?(y)?B,则称B叫f(x,y)在点P(a,b)先x后yy?b的二次累次极限:limlimf(x,y)?B,

y?bx?a(1)若当y?a时(x看作常数),函数f(x,y)存在极限,设limf(x,y)??(x),

y?b且当x?a时,?(x)存在极限C:lim?(x)?C,则称C叫f(x,y)在点P(a,b)先y后xx?a的二次累次极限:limlimf(x,y)?C,

x?ay?b注:一般情况下B不一定等于C.

实际上二次累次极限就是两次求一次元函数的极限,∴只须用求一元函数的极限方面的知识就能求二次累次极限。

例:求limlimx?y

x?1y?2x2?xy?y2因为二重极限和二次累次极限是两个完全不同的概念,∴它们没有必然的联系。 注:1. 因为两个累次极限:limlimf(x,y)与limlimf(x,y)实上是对x,y的一元函数不

y?bx?ax?ay?b同顺序的极限,所以两个累次极限可能不同,甚至一个存在另一个不存在;

例如:f(xy)?xysin11?ysin yx 10

limlimf(x,y)?limlim(xysinx?0y?0x?0y?01111?ysin)?lim0?0,而limlim(xysin?ysin)

x?0y?0x?0yxyx不存在(xysin11?0?0存在,x?0时ysin不存在);而累次极限可以不存在.yx注2. 二重极限存在,但累次极限可能不存在;或两个累次极限存在相等,但二重极限可能不存在:

x2y例如:f(x,y)?4,在原点(0,0)两个累次极限存在且相等,但二重极限不2x?y存在;

例. 证明:函数f(xy)?xysin在.

证明:∵|f(x,y)?0|?|xlim???11?ylim|?|x|?|y|.???0, yx11?ysin在(0,0)二重极限存在,但累次极限不存yx?2,则?P(x,y):0?|x?0|??,0?|y?0|??有|f(x,y)?0|??#

显然,累次极限的计算要比二垂极限简单得多,所以我们希望通过累次极限来计算二重极限,那么在什么条件下它们相等吗?

4. 定理:若二元函数f(x,y)在点P(a,b)的二重极限和累次极限(limlimf(x,y)

x?ay?b或limlimf(x,y))都存在,则:limf(x,y)?limlimf(x,y)(或?limlimf(x,y))

y?bx?ax?ay?bx?ay?by?bx?a推论:(充分条件):若下面三个极限都存在:

limf(x,y)?A,limf(x,y)??(y),limf(x,y)??(x),则两个累次极限存在且相

x?ay?bx?ay?b等;等于其二垂极限:limf(x,y)?limlimf(x,y)(或?limlimf(x,y))

x?ay?bx?ay?by?bx?ax2y例:已知:f(x,y)?2存在点(0,0)存在二重极限,求limf(x,y); 2x?0x?yy?0作业:P156 7

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4. 二元函数的连续性

我们曾经定义了一元函数一元函数f(x)在一点:x?a连续:若limf(x)?f(a),

x?a则称f(x)在点a连续.

这个定义我们可以推广到二元函数和n元函数上去:

(1)定义:设二元函数z?f(x,y)在区域D有定义,点P(a,b)?D,若:

limf(x,y)?f(a,b),则称f(x,y)在P(a,b)连续.

x?ay?b讨论:上面定义用“点表示法”怎样书写:

设函数z?f(p)在区域D有定义,点Po(a,b)?D,若limf(p)?f(p0),则称二元函

P?Po数z?f(p)在点P0连续。

即:设P0是区域D的点,f(p)在P0连续?limf(P)?f(P0),

P?P0例:已知f(x,y)?x2?y2在点P0(1,2)连续,求limf(P).

P?P0定义:若二元函数f(x,y)在区域D的每一点都连续,则称f(x,y)在区域D连续。 2、连续函数的性质(P150)

1)若f(P)与g(P)在点Po都连续,则f(P)?g(P);f(P)g(P),在点P0也连续,称为连续函数的四则运算。

2)连续函数的复合函数也连。(P150) 3)Th4(保号性)

4)若二元函数z?f(x,y)关于x或y的一元是初等函数,则称z?f(x,y)是二元初等函数。二元初等了函数在有定义的点P(a,b)都连续,(一般地,用一个解析式表达的二元函数都是初等函数)。

请同学们自学P147?P152 Th3—Th8 下面介绍一个间断点的概念:

请大家想一想f(x,y)在点P(a,b)连续应满足几个条件:

1)f(x,y)在P(a,b)有定义;2)f(x,y)的P(a,b)存在极限;3)f(x,y)在P(a,b)的极限值等于其函数值。

f(P)(g(P0)?0)g(P) 12