多元函数的极限与连续习题
1.用极限定义证明:lim(3x2y)14。 x2y1
2.讨论下列函数在(0,0)处的两个累次极限,并讨论在该点处的二重极限的存在性。
(1)f(x,y)xy; xy
(2)f(x,y)(xy)sisi; 1
x1y
x3y3
(3)f(x,y)2; xy
1(4)f(x,y)ysi。 x
3.求极限(1)lim(xy)x0y022x2y2;
(2)limx2y2
xy122x0y0;
(3)lim(xy)sinx0y01; 22xy
sin(x2y2)(4)lim。 22x0xyy0
ln(1xy)4.试证明函数f(x,y)xy
x0x0在其定义域上是连续的。
1.用极限定义证明:lim(3x2y)14。
x2y1
因为x2,y1,不妨设|x2|0,|y1|0, 有|x2||x24||x2|45,|3x2y14||3x122y2|
3|x2||x2|2|y1|15|x2|2|y1|15[|x2||y1|]
0,要使不等式
|3x2y14|15[|x2||y1|]成立 取min{
30
,1},于是
0, min{
30
,1}0,(x,y):|x2|,|y1|
且 (x,y)(2,1),有|3x2y14|,即证。
2.讨论下列函数在(0,0)处的两个累次极限,并讨论在该点处的二重极限的存在性。 (1)f(x,y)
xy
; xy
xyxy
limli1, ,limlim1
y0x0xyx0y0xy
二重极限不存在。
xyxy1
或lim0 ,li。
x0xyx0xy3
yx
y2x
(2)f(x,y)(xy)sin
11sin; xy
11
0|(xy)sinsin||x||y|
xy
可以证明lim(|x||y|)0所以limf(x,y)0。
x0y0
x0y0
当x
111
,y0时,f(x,y)(xy)sinsin极限不存在, kxy
11
因此limlim(xy)sisi不存在,
x0y0xy
lim(xy)sisi不存在。 同理lim
y0x0
x1y
x3y3
(3)f(x,y)2;
xy
2x3
limf(x,y)lim0, x0x0xx
yx
当 P(x, y)沿着yxx趋于(0,0)时有
23
yxx
x3(x3x2)3limf(x,y)li21, x0x0xx3x223
x0y0
所以 limf(x,y)不存在;
limlimf(x,y)0,limlimf(x,y)0。
x0y0
y0x0
(4)f(x,y)ysin
1 x
0|ysin||y|
x
∴limf(x,y)0,
x0y0
11
limlimysi0,limlimysi不存在。 x0y0y0x0xx
3.求极限(1)lim(xy)
x0
y0
2x2y2
;
(x2y2)2
0|xyln(xy)||ln(x2y2)|,
22
(x2y2)2t
ln(x2y2)limlnt0,又 lim
x0t044
y0
∴lim(xy)
x0
y0
2x2y2
e
limx2y2ln(x2y2)(x,y)(0,0)
1。
(2)lim
x2y2xy1
x0y0
;
(x2y2)(x2y21)lim2。lim2222x001xy1xy1x
y0y0
x2y2
(3)lim(xy)sin
x0y0
;22
xy
||xy|,|(xy)sin2
xy
而lim(xy)0
x0
y0
故lim(xy)si20。 2x0xyy0
sin(x2y2)
(4)lim。 22x0xyy0
令xrcos,yrsin,(x,y)(0,0)时,r0,
sin(x2y2)sinr2
limlim21。 22x0r0rxyy0
ln(1xy)
4.试证明函数f(x,y)x
y
x0x0
在其定义域上是连续的。
证明:显然f(x, y)的定义域是xy>-1.
当x0时,f(x, y)是连续的, 只需证明其作为二元函数在y轴的每一点上连续。以下分两种情况讨论。 (1) 在原点(0,0)处
f(0, 0)=0,当x0时
0ln(1xy)1f(x,y)
xyxyln(1xy)
由于limln1(xy)
x0
y0
1xy
y0
,
y0
1
1xy
不妨设|ln1(xy)从而0, 取
xy
1|1,|ln1(xy)|2,
,当0|x|,0|y|时,
ln(1xy)
0||yln(1xy)xy||
x
|y||ln(1xy)|2|y|,
于是,无论x0,x0,当|x|,|y|时,都有limf(x,y)0f(0,0)
x0y0
1xy
(2) 在(0,)处。(0)
xy
当x0时, |f(x,y)f(0,)||yln(1xy)
1xy
|
1(xy)|y(ln1)(y)| 1||y|
|y||ln(1xy)
xy
当x=0时,|f(x,y)f(0,)||y|,
1xy
注意到,当0时limln1(xy)
x0
y1,
于是,无论x0,x0, 当0时lim|f(x,y)f(0,)|0,
x0y即 f(x, y)在在(0,)处连续, 综上,f(x, y)在其定义域上连续。