§162 二元函数的极限
幻灯与一元函数极限类似地,
片 1 从几何直观,引入二元函
?16.2 二元函数的极限数极限.
一. 全面极限与相对极限:
二重极限
复习一元函数极限:
,lim()fxA,,,,,,,,,,,0,0,(,),:xUa有xa,
fxA(),,,
幻灯
lim(,)fxyA,1. 全面极限的定义 片 2 (,)(,)xyxy,00
定义1设函数的定义域为zfxy,(,)
DPxy,(,)是的内点,是实常数;动点AD000
PxyD(,),,,,0,,,0;如果,,,,PUP(,),,0
fxyA(,),,,有:成立,
Pxy(,)则称函数在点存在极限,且zfxy,(,)000
xx,yy,称为函数zfxy,(,)当,时的极A00
限(全面极限),记为 lim(,)fxyA, xx,0yy,0
lim(,)fxyA,或lim()fPA,,或 xyxy,,,PP,,,,,000
幻灯分析法讲证明,
例1.用“”定义验证极限 ,,,片 3 22 lim()7xxyy,,, xy,(,)(2,1)
2222()7xxyy,,,,,,,,,(4)21xxyy证明:,,
,,,,,,,,,,(2)(2)(2)2111xxxyyyy,,,,,,
,,,,,,,xxyyy2213
,,,,,(,)21,11,xyxy限制(,)((2,1),1)xyU,,,
,,,,,,xy2157,,,,,,,yy14145,,,,,,
,,,0,要使:22()7xxyy,,,,,,,7251xy
,,,,,,721xy,,
幻灯不等式与邻域部分(白)分
片 4 层讲
,,, min1,0,,,取,,,14,,
当时xy,,,,2,1,,,,,(,)((2,1),)(xyU,方)
22,,,,7,,有:()7xxyy,,,,,,14,
22故lim()7xxyy,,,xy,(,)(2,1)
幻灯分析法讲证明, 不等式与
2xy片 5 邻域部分(白)分层讲. lim0, 例2.用“,,,”定义验证极限. 22x,0,xy y,0
证明:0, ,,,要使:
2xyxy1,,,0,,y0,,y0,,2222xy,xy,2
,,(,)((0,0),)(xyU,方)当时xy,,,,0,0,,,取,,,,20,
2xy1有:0,,,,,22xy,22xy故lim0,220x,xy,0y,
幻灯 片 6 122例3求证lim(,)sin,0xy220x,x,yy,0
122(x,y)sin,0证22x,y
12222,x,y,sin,x,y22x,y
,,,0,,,,,,
22,,(,)((0,0),) ( xyU,圆)当时,0,(x,0),(y,0),,
122(,)sin,0,,xy原结论成立(22x,y
幻灯分析法讲证明 22,xy,片 7 xyxy, (,)(0,0),,,22 例4.设fxy(,), xy,,
,0 , (,)(0,0).xy,,
lim(,)0fxy,证明。(用极坐标变换) (,)(0,0)xy,
则(,)(0,0)xy,xr,cos,,,证明:令(极坐标变换),,,,,,,0都有ryr,sin.,,
,,,0,:要使22xy,1122,xyfxy(,)0,,,,rrsin422xy,44
122,,,,xy,,422只要 2,xy,,, 幻灯不等式与邻域部分(白)分
片 8 层讲.
22,,(,)((0,0),) ( xyU,圆)当时0,,,,,rxy,取,,,,20,
不论取什么值,,,都有:(,)0fxy,,
故lim(,)0fxy,(,)(0,0)xy,
幻灯分二层讲,无穷远点的极
片 9 限. ,.相对极限及方向极限
定义2. 设函数zfxy,(,)的定义域为数集
P(0,),,DPxy,(,)是的聚点,是实常数;动点AD0000
PxyD(,),;如果,,,0,,,,0,,,,,0,R
fxyA(,),,,,,PUPD(,),,有:成立, 当时xyR,,,0,,,0
PP,则称函数f在上当时,以为极限, AD0
记为 lim()fPA, PP,0PD,
在对不致产生误解时,也可简记为:PxyD(,),
lim()fPA,lim(,)fxyA,, 或。 lim(,)fxyA,xyxy,,,PP,(,)(0,),,xy,,,,,000
(,)xy,无穷远点的情况.
幻灯 片
10
特别,在相对极限lim()fPA,中, PP,0PD,
Dxyyykxx,,,,,()为一条直线时, ,,,,00
记为lim()fPPP,,,,lim( , ())fxykxx,A000xx,PD,0
称为方向极限。
幻灯定理1及其推论的证明,
片 与一元函数极限的海涅归3.全面极限与相对极限的关系11 结原理相似.
,定理1.lim()fPA,,对D的每一个子集PP,0PD,
Plim()fPA,E,只要点是E的聚点,就有. 0PP,0PE,
ED,PE 推论1.设,是的聚点。若极限101
lim()fP不存在,则极限lim()fP也不存在 . PP,PP,00PE,PD,1
幻灯 片
12 EED,,PEE 推论2. 设,是和的聚点。 01212
lim()fPA,lim()fPA,若存在极限,, 12PP,PP,00PE,PE,12
AA,lim()fP但,则极限不存在。 12PP,0PD,
, 推论3. 极限lim()fP存在, 对D内任一PP,0PD,
PP,{()}fP{ }PPP,,但,数列收敛。 点列nn0n0n
幻灯
片
lim()fP通常为了证明极限不存在, 13 PP,0
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,
或证明方向极限与方向有关。
但应注意,沿任何方向的极限存在且相等
, 全面极限存在(以下例,)。 ,
幻灯Page.95例3 xy, , (,)(0,0),xy,片 ,22xy,fxy(,),例5.设 ,14 ,0 , (,)(0,0) .xy,,
lim(,)fxy证明极限不存在. (,)(0,0)xy,
当动点沿着直线而趋于定点时(,)(0,0)xyykx,,证明:
xkx,,k,fxkx(,),,,由于此时fxy(,)2221,kxkx,,,
k? lim(,)fxy,lim(,)fxkx,.(,)(0,0)xy,2x,01,k ykx,
这一结果
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
明动点沿不同斜率的直线趋于原点时k,
对应的极限值也不同因此所讨论的极限不存在,.
幻灯Page.95例4 2, 1 , 0,当,,,,,,,,yxx片 例6. (,)设fxy,, 0 , 其余部分15 ,
fxy(,)0,,当点沿着任何直线趋于原点时(,)(0,0)xy,
在时(,)(0,0)xy,,但这并不表明,
函数的极限存在fxy(,).
2当点沿着抛物线(,)xyykx,y
(01)(0,0),,,k趋于点时f,0fxy(,)1,,f,1f,1
?极限不存在lim(,)fxy.ox(,)(0,0)xy,f,0
幻灯 片 3xy16 lim例7证明不存在(620x,x,yy,0
3y,kx,证取
333xyx,kxklimlim,,,6226260x,x,0xy,,k1,xkx3y,0y,kx
其值随k的不同而变化,
故极限不存在(
幻灯
3片 3xyxylimz,图形,不存在.62观察17 620x,,xyx,yy,0
播放播放
幻灯重极限的计算方法,(1)四
二元函数函数极限具有与一元函数极限类似片 则运算法则,(2)两边夹定的运算性质.18 理„ 例8 求下列极限: 2xyxysin).lim, ).lim,iii22(,)(0,0)(,)(3,0)xyxy,,xyy, 22xy11,,ln(1)xy,,iiiiv).lim, ).lim.22(,)(0,0)(,)(0,0)xyxy,,xyxy,
2xyxyx0,解:).i,x,0,22,22xy,xy,2(,)(0,0)xy,2xylim0,,由两夹定理知,22xy,(,)(0,0),xy
幻灯
sinxysinxy片 ,,ii).limlimx,3,(,)(3,0)xy,(,)(3,0)xy,yxy19
22xy,,11,,xy,,11iii).lim,lim(,)(0,0)xy,(,)(0,0)xy,xyxyxy,,11,,
11,lim,,(,)(0,0)xy,xy2,,11
2222令txy,,ln(1),tln(1),,xylimiv).lim,,22t,0xy,(,)(0,0)txy,
1(1),t,lim,1.,t,01
幻灯 片 2xysin()例9求极限lim.20 220x,x,y0y,
2sin(xy)lim解220x,,xyy,022sin(xy)xylim,,,2220x,xyx,y0y,
22sin()xyu,xysinulimlim,1,其中2x,0xyu,0uy,022xysin()xy1x,0?lim,0.,,,,0,22,x220x,xy,x,y2y,0
幻灯白色部分,分三层讲非正
片 常极限. lim(,)fxy,,,4(极限的定义 (,)(,)xyxy,0021 定义3. 设函数zfxy,(,)的定义域为数集
DPxy,(,)是的聚点,动点PxyD(,),; D000
如果,,M0,,,,0,,,PUPD(,),,有:0
fxyM(,),, (,)fxyM,fxyM(,),成立,
PP,则称函数f在上当时,存在非正常极限D0
lim() lim()fPfP,,,,,,,,记为 lim()fP,,, ,, ,PPPP,,PP,000PDPD,,PD,
lim()fP,,,lim(,) lim(,)fxyfxy,,,,,lim()fP,,,lim(,)fxy,,,简记, 或。 lim() fP,,PP,(,)(,)(,)(,)xyxyxyxy,,xyxy,,,PP,,,,,PP,000000000
其他类型的非正常极限
幻灯分析法讲授,
1片 ,,,例10.验证lim. 22xy,(,)(0,0)xy,2322
证明:,,M0,:要使
11,,M,222223xy,3xy,,,
112222只要xy,,, 即xy,,3M3M
122,,(,)(0,0),xyU,,,取,,,0,当时0,,,xy,,3M
1有:,M,2223xy,
1故,,,lim22(,)(0,0)xy,xy,23 幻灯 片
23 二. 累次极限
lim(,)fxy 上段研究的极限中,两个自变(,)(,)xyxy,00
xy,量同时以任何方式趋于.这种极限又称xy,00
为重极限.在这一段里,我们要考察与依一定xy
xy与时的极限,这种极限称的先后顺序趋于f00
为累次极限.
幻灯二类累次极限,平行地分常认为均是区间1. 累次极限的定义片 二层次讲授. Ey 定义4. 设是的聚点,是的聚EEx,,,REx0xy0y24
点,二元函数在集合上有定义.若对每一fDEE,,xy
个,存在极限lim(,)fxy,此极限一般与yEyy,,,yxlim(,)fxyxExx,,,y0x0xx,yy,00xE,yE,0x0y类似地可定义 有关,记作:,()lim(,)yfxy,, ,()lim(,)xfxy,xx,yy,00xE,yE,先对后对 yxx0y0
Kx,lim(),Ly,lim(),如果进一步存在极限 , 的累次极限, xx,yy,00yExE,,x00y
,x,,xy,y则称此极限为f先对先对x(())后对后对y(() )的累次极yx0000
Kfxy,limlim(,)Kfxy,limlim(,)Lfxy,limlim(,)Lfxy,limlim(,)限,记作 ,简记. xxyy,,xxyy,,yyxx,,yyxx,,00000000xEyE,,yExE,,00xy00yx
幻灯
xy片 例11.设fxy(,),,求在点的两( 0 , 0 )22xy,25
个累次极限。
xylim当时y,0:,有,0,解:220x,,xy
xy从而有 limlim,0,22yx,,00,xy
xy同理得: limlim0.,22xy,,00,xy
xy注:此例全面极限不存在lim,见例5.22(,)(0,0)xy,,xy
幻灯 22xy,片 例12.设, 求在点( 0 , 0 )的fxy(,),22xy,26
两个累次极限。
222xy,,y解:lim,,,1,当时y,0:,有222x,0yxy,22xy, limlim,,1,从而有22yx,,00xy,
222xy,x: limlim同理得,lim,1.222xy,,00x,0xy,x
22xy,lim注:此例中全面极限不存在.22xy,(,)(0,0)xy,
幻灯 11 例13.设fxyxy(,)sinsin,,,求在点片 yx27 ( 0 , 0 )的两个累次极限。
,,11limsinsinxy,当时y,0:不存在,解:,,x,0yx,,
,,11从而有 limlimsinsinxy,不存在.,,yx,,00yx,,
,,11同理得: limlimsinsinxy,不存在.,,xy,,00yx,,
注:此例中全面极存在限事实上lim(,),,fxy(,)(0,0)xy,
11fxyxy(,)sinsin,,,,xy0,,0yx
?,lim(,)0.fxy(,)(0,0)xy,
幻灯先请同学们,总结归纳关2.全面极限与累次极限的关系片 系. ?两个累次极限存在时,可以不相等. (例12) 28
?两个累次极限中的一个存在时, 另一个
可以不存在.
1例如函数fxyx(,)sin,在点( 0 , 0 )的情况。 y
?全面极限存在时, 两个累次极限可以不
存在.如例13。
?两个累次极限存在(甚至相等)
,全面极限存在. ( 参阅例5和例11 ).,
综上所述,全面极限、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. 幻灯
lim(,)fxy 定理2 若全面极限和累次极限片 (,)(,)xyxy,00
29 limlim(,)fxy(或另一次序)都存在,则必相等。 xxyy,,00
证明:设lim(,),fxyA,则 0,,,,(,)(,)xyxy,00
当且时xxyyxyxy,,,,,,,,,(,)(,),,,,0,0000
有:fxyA(,). (1),,,
又当时0 lim(,)(),,,,xxfxyx,,,有:0yy,0
于是中令得, (1), : ().yyxA,,,,,0
?,lim(),xA,即limlim(,)lim(,)fxyfxy,xx,yyxxxyxy,,,(,)(,)00000
幻灯 片 推论1全面极限和两个累次极限三者都存在30 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,全面
极限不存在。
但两个累次极限中一个存在,另一个不存在
,全面极限不存在。参阅?的例. ,
幻灯
片
n利用点函数的形式有元函数的极限 31
DP, 定义5设元函数的定义域为点集nfP()0
是其聚点,是实常数,动点;如果,,,0,APD,
,,有: ,,,0,,PUPD(,),|()|fPA,,,0
PP,成立,则称函数f在上当时,以为极AD0
lim()fPA,限,记为 PP,0PD,
lim()fPA, 也可简记为: PP,0