kaoyan1basic 高等数学 第273题

教材习题

📝 题目

### 第273题 设 $g(x)$ 有连续的导数,$g(0)=0, g^{\prime}(0)=a \neq 0, f(x, y)$ 在点 $(0,0)$ 的某邻域内连续,则 $\displaystyle \lim _{r \rightarrow 0^{+}} \frac{\iint_{x^{2}+y^{2} \leqslant r^{2}} f(x, y) \mathrm{d} x \mathrm{~d} y}{g\left(r^{2}\right)}=$ (A)$\displaystyle \frac{f(0,0)}{a}$ . (B)$\displaystyle \frac{f(0,0)}{2 a}$ . (C)$\displaystyle \frac{\pi}{a} f(0,0)$ . (D)$\displaystyle \frac{\pi}{2 a} f(0,0)$ . 答题 区

💡 答案解析

**答案**:C **解析**: 步骤1:由积分中值定理,存在$(\xi,\eta)\in x^2+y^2\le r^2$,使得 $$ \iint_{x^2+y^2\le r^2}f(x,y)dxdy=f(\xi,\eta)\cdot\pi r^2. $$ 步骤2:当$r\to0^+$时,$(\xi,\eta)\to(0,0)$,$f(\xi,\eta)\to f(0,0)$。 步骤3:分母$g(r^2)$,由$g(0)=0$,$g'(0)=a\neq0$,则$g(r^2)\sim a r^2$($r\to0$)。 步骤4:极限 $$ \lim_{r\to0^+}\frac{f(\xi,\eta)\pi r^2}{g(r^2)}=\frac{\pi f(0,0)}{a}. $$ **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:利用积分中值定理化简分子
由积分中值定理,存在点 (ξ, η) 在圆盘 x² + y² ≤ r² 内,使得 ∬_{x²+y²≤r²} f(x,y) dxdy = f(ξ, η) · πr²。
公式:∬_{x²+y²≤r²} f(x,y) dxdy = f(ξ, η) · πr²
提示:注意中值定理要求 f 连续,这里满足条件。
步骤 2/3
目标:处理分母 g(r²) 的等价无穷小
由于 g(0)=0,g'(0)=a≠0,由导数定义,当 r→0 时,g(r²) ~ a r²。
公式:g(r²) ~ a r² (r→0)
提示:利用 g'(0)=lim_{t→0} g(t)/t,令 t=r²。
步骤 3/3
目标:求极限
代入中值定理结果和等价无穷小,当 r→0⁺ 时,(ξ,η)→(0,0),f(ξ,η)→f(0,0),所以极限为 lim_{r→0⁺} [f(ξ,η)πr²] / (a r²) = π f(0,0)/a。
公式:lim_{r→0⁺} [f(ξ,η)πr²] / (a r²) = π f(0,0)/a
提示:注意 r² 约掉后,f(ξ,η) 趋于 f(0,0)。

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