kaoyan3basic 高等数学 第226题

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📝 题目

### 第226题 226 二元函数 $\displaystyle f(x, y)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\sin \left(x^{2} y+y^{4}\right)}{x^{2}+y^{2}}, & (x, y) \neq(0,0), \\ 0, & (x, y)=(0,0)\end{array}\right.$ 在点 $(0,0)$ 处 (A)不连续. (B)连续且 $f_{x}^{\prime}(0,0)$ 不存在. (C)连续且 $f_{y}^{\prime}(0,0)$ 存在. (D)可微.

💡 答案解析

**答案**:C **解析**:步骤1:判断连续性。$\displaystyle |f(x,y)| \leq \frac{|x^2y+y^4|}{x^2+y^2} \leq \frac{x^2|y|+y^4}{x^2+y^2} \leq |y|+y^2 \to 0$,故连续。步骤2:求$\displaystyle f_x'(0,0)=\lim_{x\to0}\frac{f(x,0)-0}{x}=0$存在;$\displaystyle f_y'(0,0)=\lim_{y\to0}\frac{f(0,y)-0}{y}=\lim_{y\to0}\frac{y^4/y^2}{y}=0$存在。步骤3:检查可微性:$\displaystyle \lim_{\rho\to0}\frac{f(x,y)-0-0\cdot x-0\cdot y}{\rho} = \lim\frac{\sin(x^2y+y^4)}{(x^2+y^2)^{3/2}}$,取$y=x$得$\displaystyle \frac{\sin(x^3+x^4)}{(2x^2)^{3/2}} \sim \frac{x^3}{2\sqrt{2}|x|^3}$极限不存在,故不可微。因此连续且$f_y'(0,0)$存在,选C。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:判断连续性
利用不等式放缩:|f(x,y)| ≤ |x^2 y + y^4|/(x^2+y^2) ≤ (x^2|y|+y^4)/(x^2+y^2) ≤ |y|+y^2 → 0 (当(x,y)→(0,0)),故f(x,y)在(0,0)处连续。
公式:|f(x,y)| ≤ |y|+y^2
提示:常用不等式:x^2/(x^2+y^2) ≤ 1,y^2/(x^2+y^2) ≤ 1。
步骤 2/3
目标:求偏导数 f_x'(0,0) 和 f_y'(0,0)
f_x'(0,0)=lim_{x→0} [f(x,0)-0]/x = lim_{x→0} 0/x = 0;f_y'(0,0)=lim_{y→0} [f(0,y)-0]/y = lim_{y→0} (y^4/y^2)/y = lim_{y→0} y = 0。两个偏导数均存在且为0。
公式:f_x'(0,0)=lim_{x→0} f(x,0)/x,f_y'(0,0)=lim_{y→0} f(0,y)/y
提示:注意f(0,y)=sin(y^4)/y^2,当y→0时等价于y^2。
步骤 3/3
目标:检查可微性
考虑极限 lim_{(x,y)→(0,0)} [f(x,y)-0-0·x-0·y]/√(x^2+y^2) = lim sin(x^2 y+y^4)/(x^2+y^2)^(3/2)。取路径 y=x,则分子~x^3+x^4,分母~(2x^2)^(3/2)=2√2|x|^3,极限不存在(与符号有关),故不可微。
公式:lim_{ρ→0} [f(x,y)-f(0,0)-f_x'(0,0)x-f_y'(0,0)y]/ρ = 0?
提示:选择特殊路径y=x可简化计算,注意极限与路径有关则不可微。

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