kaoyan1basic 高等数学 第231题

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## 第231题 (高等数学 - 选择题) 设 $\displaystyle f(x, y)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{x^{2} y}{x^{2}+y^{2}}, & (x, y) \neq(0,0) \\ 0, & (x, y)=(0,0)\end{array}\right.$ ,则 $f(x, y)$ 在点 $(0,0)$ 处 (A)不连续. (B)连续但偏导数不存在. (C)连续且偏导数存在但不可微. (D)可微。 答题 区 232设 $\displaystyle f(x, y)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{x y}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}}, & (x, y) \neq(0,0) \\ 0, & (x, y)=(0,0)\end{array}\right.$ ,则 $f(x, y)$ 在点 $(0,0)$ 处

💡 答案解析

**答案**:C **解析**:步骤1:$\displaystyle 0\leq|f(x,y)|\leq\frac{x^2|y|}{x^2+y^2}\leq|y|\to0$,故$\lim_{(x,y)\to(0,0)}f(x,y)=0=f(0,0)$,连续。 步骤2:$\displaystyle f_x(0,0)=\lim_{h\to0}\frac{f(h,0)-0}{h}=0$,同理$f_y(0,0)=0$,偏导数存在。 步骤3:考虑$\displaystyle \Delta f-f_x(0,0)\Delta x-f_y(0,0)\Delta y=\frac{h^2k}{h^2+k^2}$,沿$k=h$,该增量与$\rho=\sqrt{h^2+k^2}$的比值为$\displaystyle \frac{h^3}{2h^2\cdot\sqrt{2}|h|}=\frac{1}{2\sqrt{2}}\cdot\frac{h}{|h|}$,极限不存在,故不可微。 **难度**:★★★★☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:判断连续性
由于 0 ≤ |f(x,y)| = |x^2 y / (x^2+y^2)| ≤ |y|,当 (x,y)→(0,0) 时,|y|→0,由夹逼定理得 lim_{(x,y)→(0,0)} f(x,y)=0=f(0,0),故 f(x,y) 在 (0,0) 处连续。
公式:0 ≤ |f(x,y)| ≤ |y|
提示:利用不等式 x^2/(x^2+y^2) ≤ 1 放缩。
步骤 2/3
目标:判断偏导数存在性
计算 f_x(0,0) = lim_{h→0} [f(h,0)-0]/h = 0,同理 f_y(0,0)=0,故偏导数存在。
公式:f_x(0,0)=lim_{h→0} (f(h,0)-0)/h
提示:偏导数定义,注意 f(h,0)=0。
步骤 3/3
目标:判断可微性
考虑增量 Δf = f(Δx,Δy) - f(0,0) = (Δx^2 Δy)/(Δx^2+Δy^2)。令 Δx=h, Δy=k,则 Δf - f_x(0,0)h - f_y(0,0)k = h^2 k/(h^2+k^2)。沿路径 k=h,该增量与 ρ=√(h^2+k^2) 的比值为 (h^3/(2h^2))/(√2|h|) = h/(2√2|h|),当 h→0 时极限不存在,故不可微。
公式:Δf - f_x(0,0)h - f_y(0,0)k = h^2 k/(h^2+k^2)
提示:选择特殊路径 k=h 证明极限不存在。

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