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第16章 多元
函
关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函
数的极限与连续
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课时: 1 0 时
第16章 多元函数的极限与连续 ( 1 0 时 )
§ 1 平面点集与多元函数
1. 平面点集: 平面点集的
表
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示:
满足的条件}. 余集
.
1. 常见平面点集:
⑴ 全平面和半平面 :
,
,
,
等.
⑵ 矩形域:
,
}.
⑶ 圆域: 开圆 , 闭圆 , 圆环,圆的一部分.
极坐标表示, 特别是
和
.
⑷ 角域:
.
⑸ 简单域:
型域和
型域.
2. 邻域: 圆邻域和方邻域,圆邻域内有方邻域,方邻域内有圆邻域.
空心邻域和实心邻域 , 空心方邻域与集
的区别.
3. 点与点集的关系(集拓扑的基本概念):
(1)内点、外点和界点:
内点:存在
使
集合
的全体内点集表示为
,.
外点:存在
使
界点:A的任何邻域内既有E的点也有不属于E的点。E的边界表示为
集合的内点
, 外点
, 界点不定 .
例1 确定集
的内点、外点集和边界 .
例2
为Dirichlet函数.
确定集
的内点、外点和界点集 .
(2)( 以凝聚程度分为 ) 聚点和孤立点:
聚点:A的任何邻域内必有属于E的点。
孤立点:
但不是聚点。孤立点必为界点 .
例3
EMBED Equation.3 . 确定集
的聚点集 .
解
的聚点集
.
4.区域:
(1)( 以包含不包含边界分为 ) 开集和闭集:
时称
为开集 ,
的聚点集
时称
为闭集.
存在非开非闭集.
和空集
为既开又闭集.
(2) ( 以连通性分为 ) 开区域、闭区域、区域:以上常见平面点集均为区域 .
(3) 有界集与无界集:
(4) 点集的直径
: 两点的距离
.
(5) 三角不等式:
(或
)
.
或
二.
中的完备性定理:
1. 点列的极限: 设
,
.
定义1。
的定义 ( 用邻域语言 )
或
例4
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 ,
,
.
例5 设
为点集
的一个聚点 . 则存在
中的点列
, 使
.
2.
中的完备性定理:
(1)Cauchy收敛准则:
.
(2). 闭域套定理:
(3). 聚点原理: 列紧性 , Weierstrass聚点原理.
(4) 有限复盖定理:
三.二元函数:
1. 二元函数的定义、记法、图象:
2. 定义域:
例6 求定义域:
ⅰ>
EMBED Equation.3 ; ⅱ>
EMBED Equation.3 .
3. 二元函数求值:
例7
EMBED Equation.3 , 求
.
例8
EMBED Equation.3 , 求
.
4. 三种特殊函数:
⑴ 变量对称函数:
EMBED Equation.3 ,例8中的函数变量对称.
⑵ 变量分离型函数:
EMBED Equation.3 .例如
,
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 等 .
但函数
不是变量分离型函数 .
⑶ 具有奇、偶性的函数
四.n元函数
二元函数 推广维空间 记作
作业 P92 1—8 .
§ 2 二元函数的极限
一. 二重极限 二重极限亦称为全面极限
1. 二重极限
定义1 设
为定义在
上的二元函数,
为D的一个聚点,A是确定数
若
则
或
EMBED Equation.3
例1 用“
”定义验证极限
.
例2 用“
”定义验证极限
.
例3
证明
. ( 用极坐标变换 ) P94 E2.
2. 归结原则:
定理 1
,
对D的每一个子集E , 只要点
是E的聚点 ,
就有
.
推论1 设
,
是
的聚点 .若极限
不存在 , 则极限
也不存在 .
推论2 设
,
是
和
的聚点. 若存在极限
,
, 但
, 则极限
不存在.
推论3 极限
存在,
对D内任一点列
,
但
,
数列
收敛 .
通常为证明极限
不存在, 可证明沿某个方向的极限不存在 , 或证明沿某两个方向的极限不相等, 或证明极限与方向有关 . 但应注意 , 沿任何方向的极限存在且相等
全面极限存在
例4
证明极限
不存在.
二重极限具有与一元函数极限类似的运算性质.
例5 求下列极限:
ⅰ>
EMBED Equation.3 ; ⅱ>
EMBED Equation.3 ;
ⅲ>
EMBED Equation.3 ; ⅳ>
EMBED Equation.3.
3.极限
EMBED Equation.3 的定义:
定义2.设
为定义在
上的二元函数,
为D的一个聚点,
若
则
或
EMBED Equation.3
其他类型的非正常极限,
无穷远点的情况.
例6 验证
EMBED Equation.3 .
2. 累次极限 二次极限
1. 累次极限的定义:
定义3.设
分别是
的聚点,二元函数
在集合
上有定义。若对每一个
存在极限
记作
若
存在,则称此极限为二元函数
先对x后对y的累次极限
记作
简记
例7
, 求在点
的两个累次极限 .
例8
, 求在点
的两个累次极限 .
例9
, 求在点
的两个累次极限 .
2. 二重极限与累次极限的关系:
⑴ 两个累次极限存在时, 可以不相等. ( 例9 )
⑵ 两个累次极限中的一个存在时, 另一个可以不存在.
例如函数
在点
的情况 .
⑶ 二重极限存在时, 两个累次极限可以不存在. 例如例10中的函数, 由
. 可见全面极限存在 , 但两个累次极限均不存在.
⑷ 两个累次极限存在( 甚至相等 )
二重极限存在 . ( 参阅例4和例8 ).
综上 , 二重极限、两个累次极限三者的存在性彼此没有关系 . 但有以下确定关系.
定理2 若二重极限
和累次极限
(或另一次序)都存在 , 则必相等.
推论1 二重极限和两个累次极限三者都存在时 , 三者相等 .
推论1给出了累次极限次序可换的一个充分条件.
推论2 两个累次极限存在但不相等时 , 二重极限不存在 .
但两个累次极限中一个存在 , 另一个不存在
二重极限不存在 . 参阅⑵的例.
作业提示: P99 1、2、4
§ 3 二元函数的连续性 ( 4 时 )
1. 二元函数的连续(相对连续)概念:由一元函数连续概念引入 .
1. 连续的定义:
定义 用邻域语言定义相对连续 . 全面连续 .
函数
有定义的孤立点必为连续点 .
例1
证明函数
在点
沿方向
连续 .
例2
( [1]P124 E4 )
证明函数
在点
沿任何方向都连续 , 但并不全面连续.
函数的增量: 全增量、 偏增量 . 用增量定义连续性 .
函数在区域上的连续性 .
2. 二元连续( 即全面连续 ) 和单元连续 :
定义 ( 单元连续 )
二元连续与单元连续的关系: 参阅[1]P132 图16—9.
3. 连续函数的性质: 运算性质、局部有界性、局部保号性、复合函数连续性.
仅证复合函数连续性.
2. 二元初等函数及其连续性:
二元初等函数 , 二元初等函数的连续性.
3. 一致连续性: 定义.
4. 有界闭区域上连续函数的性质:
1. 有界性与最值性. ( 证 )
2. 一致连续性. ( 证 )
3. 介值性与零点定理. ( 证 )
Ex [1]P136—137 1 ⑴—⑸,2,4,5; P137—138 1,4.
1
2
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