kaoyan1basic 高等数学 第233题

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📝 题目

## 第233题 (高等数学 - 选择题) 设 $\displaystyle f(x, y)=\left\{\begin{array}{cl}x y \sin \frac{1}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}}, & x^{2}+y^{2} \neq 0 \\ 0, & x^{2}+y^{2}=0\end{array}\right.$ ,则 $f(x, y)$ 在点 $(0,0)$ 处 (A)不连续. (B)连续,但偏导数 $f_{x}^{\prime}(0,0)$ 和 $f_{y}^{\prime}(0,0)$ 不存在. (C)连续且偏导数 $f_{x}^{\prime}(0,0)$ 和 $f_{y}^{\prime}(0,0)$ 都存在,但不可微. (D)全微分存在但一阶偏导函数 $f_{x}^{\prime}$ 和 $f_{y}^{\prime}$ 不连续. 答题 区

💡 答案解析

**答案**:D **解析**:步骤1:$0\leq|f(x,y)|\leq|xy|\to0$,故连续。 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:$\displaystyle \frac{\Delta f-f_x(0,0)\Delta x-f_y(0,0)\Delta y}{\rho}=\frac{hk\sin\frac{1}{\sqrt{h^2+k^2}}}{\sqrt{h^2+k^2}}\to0$(因$\displaystyle |hk|\leq\frac{h^2+k^2}{2}$),故全微分存在。 步骤4:当$(x,y)\neq(0,0)$时,$\displaystyle f_x=y\sin\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}}-\frac{x^2y}{(x^2+y^2)^{3/2}}\cos\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}}$,沿$y=x$,当$x\to0$时第二项振荡无极限,故$f_x$在$(0,0)$处不连续。 **难度**:★★★★☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:判断连续性
由于 |f(x,y)| ≤ |xy| → 0 (当 (x,y)→(0,0)),且 f(0,0)=0,故 f(x,y) 在 (0,0) 处连续。
公式:0 ≤ |f(x,y)| ≤ |xy|
提示:利用夹逼准则证明极限为0。
步骤 2/4
目标:计算偏导数
f_x(0,0) = lim_{h→0} [f(h,0)-f(0,0)]/h = lim_{h→0} 0/h = 0;同理 f_y(0,0)=0。
公式:f_x(0,0) = lim_{h→0} (f(h,0)-0)/h
提示:偏导数定义。
步骤 3/4
目标:判断可微性
考虑增量 Δf = f(Δx,Δy) - f(0,0) = Δx Δy sin(1/√(Δx²+Δy²))。则 [Δf - f_x(0,0)Δx - f_y(0,0)Δy]/ρ = (Δx Δy sin(1/ρ))/ρ,其中 ρ=√(Δx²+Δy²)。由于 |Δx Δy| ≤ (Δx²+Δy²)/2,故该比值趋于0,因此全微分存在。
公式:|Δx Δy|/ρ ≤ ρ/2 → 0
提示:利用不等式 |ab| ≤ (a²+b²)/2。
步骤 4/4
目标:判断偏导函数的连续性
当 (x,y)≠(0,0) 时,f_x = y sin(1/√(x²+y²)) - (x² y)/(x²+y²)^{3/2} cos(1/√(x²+y²))。沿 y=x 趋于 (0,0) 时,第二项振荡无极限,故 f_x 在 (0,0) 处不连续。同理 f_y 也不连续。
公式:f_x = y sin(1/√(x²+y²)) - (x² y)/(x²+y²)^{3/2} cos(1/√(x²+y²))
提示:选取特殊路径 y=x 观察极限不存在。

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