kaoyan1basic 高等数学 第238题

教材习题

📝 题目

### 第238题 如果 $f(x, y)$ 在 $(0,0)$ 处连续,那么下列命题正确的是 (A)若极限 $\displaystyle \lim _{\substack{x \rightarrow 0 \\ y \rightarrow 0}} \frac{f(x, y)}{|x|+|y|}$ 存在,则 $f(x, y)$ 在 $(0,0)$ 处可微. (B)若极限 $\displaystyle \lim _{\substack{x \rightarrow 0 \\ y \rightarrow 0}} \frac{f(x, y)}{x^{2}+y^{2}}$ 存在,则 $f(x, y)$ 在 $(0,0)$ 处可微. (C)若 $f(x, y)$ 在 $(0,0)$ 处可微,则 $\displaystyle \lim _{\substack{x \rightarrow 0 \\ y \rightarrow 0}} \frac{f(x, y)}{|x|+|y|}$ 存在. (D)若 $f(x, y)$ 在 $(0,0)$ 处可微,则 $\displaystyle \lim _{\substack{x \rightarrow 0 \\ y \rightarrow 0}} \frac{f(x, y)}{x^{2}+y^{2}}$ 存在.

💡 答案解析

**答案**:B **解析**: 步骤1:若$\displaystyle \lim_{(x,y)\to(0,0)}\frac{f(x,y)}{x^2+y^2}$存在,设为$A$,则$f(x,y)=A(x^2+y^2)+o(x^2+y^2)$,且$f(0,0)=0$。 步骤2:由可微定义,$f(x,y)-f(0,0)=0\cdot x+0\cdot y+o(\sqrt{x^2+y^2})$,因为$A(x^2+y^2)=o(\sqrt{x^2+y^2})$,故可微。 步骤3:A中分母$|x|+|y|$阶数较低,不能保证可微;C、D反例:$f(x,y)=|x|+|y|$可微但极限不存在。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:分析选项B的正确性
若极限 lim_{(x,y)→(0,0)} f(x,y)/(x^2+y^2) 存在,设为A,则 f(x,y)=A(x^2+y^2)+o(x^2+y^2),且由连续性得f(0,0)=0。由可微定义,f(x,y)-f(0,0)=0·x+0·y+o(√(x^2+y^2)),因为A(x^2+y^2)=o(√(x^2+y^2)),故f在(0,0)处可微。
公式:f(x,y)=A(x^2+y^2)+o(x^2+y^2)
提示:注意分母阶数:x^2+y^2是比|x|+|y|更高阶的无穷小,因此极限存在能推出更强的条件。
步骤 2/3
目标:分析选项A的错误性
若极限 lim_{(x,y)→(0,0)} f(x,y)/(|x|+|y|) 存在,设为B,则 f(x,y)=B(|x|+|y|)+o(|x|+|y|)。但| |x|+|y| |不是线性函数,且不能保证f(x,y)可微。例如,取f(x,y)=|x|+|y|,则极限存在(等于1),但f在(0,0)处不可微(因为偏导不存在)。
提示:分母阶数较低,极限存在只能说明f沿各方向趋于0的速度不低于|x|+|y|,但不足以推出可微。
步骤 3/3
目标:分析选项C和D的错误性
若f在(0,0)处可微,则f(0,0)=0且f(x,y)=ax+by+o(√(x^2+y^2))。但极限 lim f(x,y)/(|x|+|y|) 不一定存在,例如f(x,y)=|x|+|y|,可微?实际上f(x,y)=|x|+|y|在(0,0)处不可微,但可微函数如f(x,y)=x,则极限不存在(沿不同方向趋于不同值)。对于D,可微函数如f(x,y)=x^2+y^2,极限存在(等于1),但反例:f(x,y)=x,则极限 lim x/(x^2+y^2) 不存在(沿y=0趋于无穷)。因此C和D均错误。
提示:可微只能保证f是线性函数加高阶无穷小,但除以低阶分母时极限可能不存在。

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