Предел, непрерывность и дифференцируемость ФНП - Петрович (1187967), страница 2
Текст из файла (страница 2)
«®£¨ç®,2x→0 y→022+ y)¤«ï «î¡®£® y 6= 0 áãé¥áâ¢ã¥â ψ(y) = lim (x= y 2 = 1, ¨2x+ y2yx→0¤à㣮© ¯®¢â®àë© ¯à¥¤¥« â ª¦¥ à ¢¥ 1.¥¬ ¥ ¬¥¥¥ ¤¢®©®© ¯à¥¤¥« ¥ áãé¥áâ¢ã¥â. á ¬®¬ ¤¥«¥,f (x, x) = 2; f (x, −x) = 0. ᫨ ¡ë ¤¢®©®© ¯à¥¤¥« áãé¥á⢮¢ « ¨ à ¢ï«áï b, â® ¤«ï «î¡®© ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®á⨠(xk , yk ) 6=6= (0, 0) â ª®©, çâ® lim (xk , yk ) = (0, 0), ¢ë¯®«ï«®áì ¡ë à k→∞¢¥á⢮ lim f (xk , yk ) = b. ® ¥á«¨ xk 6= 0 ¨ lim xk = 0, â®k→∞k→∞f (xk , xk ) = 2, f (xk , −xk ) = 0, â.¥. b = 2 = 0.
®«ã祮¥¯à®â¨¢®à¥ç¨¥ ¤®ª §ë¢ ¥â ®âáãâá⢨¥ ¤¢®©®£® ¯à¥¤¥« .¯à ¦¥¨¥ 1.1. ®ª § âì, çâ® ¤«ï äãªæ¨¨ f (x, y) =822= x2 − y 2 , x2 +y 2 > 0, ®¡ ¯®¢â®àëå ¯à¥¤¥« ¯à¨ x → 0, y → 0x +yáãé¥áâ¢ãîâ, ® à §«¨çë.½¯à ¦¥¨¥ 1.2. ®ª § âì, çâ® ¤«ï äãªæ¨¨ f (x, y) =1= x sin y , y 6= 0; ¤¢®©®© ¯à¥¤¥« ¯à¨ x → 0, y → 0 à ¢¥ 0,0,y = 0, ¯®¢â®àë© ¯à¥¤¥« lim (lim f (x, y)) ¥ áãé¥áâ¢ã¥â (¥ áãé¥áâx→0 y→0¢ã¥â ¤ ¦¥ lim f (x, y) ¨ ¯à¨ ®¤®¬ x 6= 0).y→0¯à ¦¥¨¥ 1.3.
ãáâì áãé¥áâ¢ã¥â ¤¢®©®© ¯à¥¤¥«lim f (x, y) = b, ¨ ¯à¨ «î¡®¬ x ∈ (x0 − δ; x0 + δ), x 6= x0 ,x→x0y→y0áãé¥áâ¢ã¥â ϕ(x) = y→ylim f (x, y). ®ª § âì, çâ® áãé¥áâ¢ã¥â ¯®¢0â®àë© ¯à¥¤¥« x→xlim ϕ(x) = b.0 éñ ®¤ ¯®¯ë⪠ᢥá⨠¤¢®©®© ¯à¥¤¥« ª ¯à¥¤¥« ¬ äãªæ¨© ®¤®© ¯¥à¥¬¥®© | íâ® ¯à¥¤¥«ë ¯® ¯à ¢«¥¨ï¬.¯à¥¤¥«¥¨¥ 1.3. ãáâì ~l = (cos ϕ; sin ϕ) | ¥¤¨¨çë©¢¥ªâ®à. ᫨ äãªæ¨ï f (x, y) ®¯à¥¤¥«¥ ¢ ¥ª®â®à®© ¯à®ª®«®â®© ®ªà¥áâ®á⨠â®çª¨ (x0 ; y0 ), â® ¥ñ ¯à¥¤¥«®¬ ¯à¨ x → x0 ,y → y0 ¯® ¯à ¢«¥¨î ¢¥ªâ®à ~l (¨«¨ ¯® ¯à ¢«¥¨î, ®¯à¥¤¥«ï¥¬®¬ã 㣫®¬ ϕ) §ë¢ ¥âáï ¯à¥¤¥« äãªæ¨¨ ®¤®© ¯¥à¥¬¥®© ρ:lim f (x0 + ρ cos ϕ, y0 + ρ sin ϕ).ρ→+0 ¬ ¥ ç ¨ ¥.
í⮬ á«ãç ¥ ä ªâ¨ç¥áª¨ ¢¢®¤ïâáﯮ«ïàë¥ ª®®à¤¨ âë ¯«®áª®áâ¨ á æ¥â஬ ¢ â®çª¥ (x0 , y0 ).¨ªá¨à®¢ ®¥ § 票¥ ϕ £®¢®à¨â ® ⮬, çâ® äãªæ¨ï à áᬠâਢ ¥âáï «¨èì «ãç¥, ¢ë室ï饬 ¨§ â®çª¨ (x0 , y0 ) ¯®¤ã£«®¬ ϕ ª ¯®«®¦¨â¥«ì®¬ã «ãçã ¯àאַ©, ¯ à ««¥«ì®© ®á¨Ox.â६«¥¨¥ (x, y) ª (x0 , y0 ) ¯à®¨á室¨â «¨èì ¯® í⮬㠫ãçã.ਠϕ = 0 ¯®«ãç ¥¬ ¯à ¢ë© ¯à¥¤¥« äãªæ¨¨ ®¤®© ¯¥à¥¬¥®© f (x, y0 ) ¢ â®çª¥ x0 :lim f (x, y0 ),x→x0 +0 ¯à¨ ϕ =π2¯®«ãç ¥¬lim f (x0 , y).y→y0 +09⢥ত¥¨¥ 1.1. ᫨ áãé¥áâ¢ã¥âlim f (x, y) = b,x→x0y→y0⮯।¥« ¯® «î¡®¬ã ¯à ¢«¥¨î ¯à¨ x → x0 , y → y0 à ¢¥ b.¤ áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìãî ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì ρk ¯®«®¦¨â¥«ìëå ç¨á¥« â ªãî, çâ® lim ρk = 0.
®£¤ ¯®á«¥¤®¢ ⥫ìk→∞®áâì â®ç¥ª (xk , yk ) = (x0 + ρk cos ϕ, y0 + ρk sin ϕ) áâ६¨âáïª â®çª¥ (x0 , y0 ), ¯à¨çñ¬ (xk , yk ) 6= (x0 , y0 ). ®£¤ lim f (x0 +k→∞+ρk cos ϕ, y0 +ρk sin ϕ) = b, â.¥. lim f (x0 +ρ cos ϕ, y0 +ρ sin ϕ) =ρ→+0= b (§¤¥áì ¨á¯®«ì§®¢ ë ®¯à¥¤¥«¥¨ï ¯à¥¤¥« ¯® ¥©¥ äãªæ¨¨ ¤¢ãå ¯¥à¥¬¥ëå x, y ¨ äãªæ¨¨ ®¤®© ¯¥à¥¬¥®© ρ).
¥âáî¤ á«¥¤ã¥â, çâ® ¥á«¨ ¯à¥¤¥«ë äãªæ¨¨ f (x, y) ¯® ¤¢ã¬à §ë¬ ¯à ¢«¥¨ï¬ ¢ â®çª¥ (x0 , y0 ) à §«¨çë, â® ¤¢®©®©¯à¥¤¥« ¥ áãé¥áâ¢ã¥â. ª, ¢ ¯à¨¬¥à¥ 1.1f (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ) =(ρ cos ϕ + ρ sin ϕ)2= (cos ϕ + sin ϕ)2ρ2 cos2 ϕ + ρ2 sin2 ϕ(¯à¨ ϕ = π4 ¨¬¥¥¬ 2; ¯à¨ ϕ = − π4 ¨¬¥¥¬ 0). ® à §«¨çë¬ ¯à ¢«¥¨ï¬ à §«¨çë¥ ¯à¥¤¥«ë, § ç¨â, ¤¢®©®© ¯à¥¤¥« ¯à¨x → 0, y → 0 ¥ áãé¥áâ¢ã¥â.®§¨ª ¥â ¢®¯à®á: ¬®¦¥â ¡ëâì, ¥á«¨ ¯® ª ¦¤®¬ã ¯à ¢«¥¨î äãªæ¨ï f (x, y) ¨¬¥¥â ¯à¨ x → x0 , y → y0 ®¤¨ ¨ â®â¦¥ ¯à¥¤¥« b, â® ¨ ¤¢®©®© ¯à¥¤¥« à ¢¥ b? ᮦ «¥¨î, í⮥¢¥à®.ਬ¥à 1.2.
áᬮâਬ äãªæ¨îf (x, y) =x2 y,x4 + y 2x2 + y 2 > 0.ãáâì x → 0, y → 0. ¥à¥å®¤¨¬ ª ¯®«ïàë¬ ª®®à¤¨ â ¬.f (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ) =ρ cos2 ϕ sin ϕρ3 cos2 ϕ sin ϕ=.ρ4 cos4 ϕ + ρ2 sin2 ϕρ2 cos4 ϕ + sin2 ϕ ᫨sin ϕ = 0, â® ¯®á«¥¤¥¥ ¢ëà ¦¥¨¥ à ¢® 0 ¯à¨ «î¡®¬ρ > 0. ᫨ sin ϕ 6= 0, â® ¢áñ à ¢® lim f (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ) = 0.ρ→+0â ª, ¯® «î¡®¬ã ¯à ¢«¥¨î ¯à¥¤¥« f (x, y) ¯à¨ x → 0, y →→ 0 à ¢¥ 0. ® «¥£ª® ¢¨¤¥âì, çâ® f (x, x2 ) = 12 . «®£¨ç®10à áá㦤¥¨î ¢ ¯à¨¬¥à¥ 1.1: ¥á«¨ xk 6= 0 ¨ lim xk = 0, â®k→∞12f (xk , 0) = 0, f (xk , xk ) = 2 . ¢®©®© ¯à¥¤¥« lim f (x, y) ¥x→0y→0áãé¥áâ¢ã¥â. ª ¦¥ ¬®£«® ¯à®©§®©â¨ â ª,çâ® ¯® ª ¦¤®¬ã ¯à ¢«¥¨îA¯à¥¤¥« à ¢¥ 0 (¢à®¤¥ ¡ë, ª ª¨ ¨¤â¨ ª â®çª¥, ¢áñ à ¢® 0),B ¯® ¯ à ¡®«¥ ¯®«ãç ¥¬ ¤à㣮¥ ç¨á«® 12 ? ®§ì¬ñ¬, ¯à¨Cx ¬¥à, â®çªã A à¨á.
1.2. 0票¥ f (A) = 12 , ® ¯à¥¤¥«f (~x) ¯® ¯à ¢«¥¨î AO à ¢¥ 0. ® ¦¥ ¬®¦® ᪠§ âì¯à® â®çª¨ B , C , . . . , «¥¦ 騥¨á. 1.2 ¯ à ¡®«¥. ® ¢á¥å íâ¨å â®çª å äãªæ¨ï ¯à¨¨¬ ¥â § 票¥ 12 . ¥¬ ¡«¨¦¥ â ª ï â®çª ª ç «ã ª®®à¤¨ â, ⥬ ª®à®ç¥ ®â१®ª, ª®â®à®¬ äãªæ¨ï ¤®«¦ ý㯠áâìþ ®â § 票ï 12 ¤® § 票ï 0, ® â ª®© ®â१®ª ¨¬¥¥â ¯®«®¦¨â¥«ìã¨ã, ¨ áâ६«¥¨¥ äãªæ¨¨ ª ã«î ¢¤®«ì í⮣® ®â१ª ¨ç¥¬ã ¥ ¯à®â¨¢®à¥ç¨â.y®¢¥à襮 ïá®, çâ® ¥á«¨ 㤠áâáï ¤®¡¨âìáï áâ६«¥¨ïª ã«î ¯® «î¡®© ¯ à ¡®«¥, â® ¬®£ãâ ©â¨áì ¡®«¥¥ á«®¦ë¥ªà¨¢ë¥ ( ¯à¨¬¥à, á¯¨à «¨), ¯® ª®â®àë¬ áâ६«¥¨ï ª ã«î¥ ¡ã¤¥â. ®¦¥â á®§¤ áâìáï ¢¯¥ç â«¥¨¥, çâ® ¥¢®§¬®¦® ¤®¡¨âìáï áãé¥á⢮¢ ¨ï ¤¢®©®£® ¯à¥¤¥« . ® ¨ íâ® ¥¢¥à®.à®áâ® ¬ë ¨¢® áç¨â ¥¬, çâ® ¯®ï⨥ ¤¢®©®£® ¯à¥¤¥« ¬®¦® ᢥá⨠¨áª«îç¨â¥«ì® ª ¯à¥¤¥« ¬ äãªæ¨¨ ®¤®© ¯¥à¥¬¥®©.
â® ¤¥©áâ¢¨â¥«ì® ¥¢®§¬®¦®, ¨ ã¦ë ¤à㣨¥¬¥â®¤ë ¨áá«¥¤®¢ ¨ï.11§ 3.®áâ â®ç®¥ ãá«®¢¨¥ áãé¥á⢮¢ ¨ï ¤¢®©®£®¯à¥¤¥« ⢥ত¥¨¥ 1.2. ãáâì äãªæ¨ï f (x, y) ®¯à¥¤¥«¥ ¢¯à®ª®«®â®© ®ªà¥áâ®á⨠â®çª¨ (x0 , y0 ), ¨ áãé¥áâ¢ã¥â ¯®«®¦¨â¥«ì®¥ ç¨á«® ρ0 â ª®¥, çâ® ¯à¨ ¢á¥å ϕ ¨ ¯à¨ ¢á¥å ρ ∈ (0; ρ0 )¢ë¯®«ï¥âáï ¥à ¢¥á⢮|f (x0 + ρ cos ϕ, y0 + ρ sin ϕ) − b| 6 F (ρ),£¤¥lim F (ρ) = 0.ρ→+0®£¤ ¤¢®©®© ¯à¥¤¥«¤lim f (x, y) = b.x→x0y→y0§ ãá«®¢¨ï á«¥¤ã¥â, çâ®∀ε > 0 ∃δ > 0 :∀ ρ ∈ (0; δ) → F (ρ) < ε.«ï ¯à®¨§¢®«ì®© â®çª¨ (x, y) ¯«®áª®á⨠®¯à¥¤¥«¨¬ ç¨á« ρ¨ ϕ â ª, çâ® x = x0 + ρ cos ϕ, y = y0 + ρ sin ϕ (â.¥.
¢¢¥¤ñ¬¯®«ïà륪®®à¤¨ âë á æ¥â஬ ¢ â®çª¥ (x0 , y0 )). ®£¤ ρ =p= (x −px0 )2 + (y − y0 )2 . ®í⮬㠤«ï ¢á¥å â®ç¥ª (x; y) â ª¨å,çâ® 0 < (x − x0 )2 + (y − y0 )2 < δ, ¢ë¯®«ï¥âáï ¥à ¢¥á⢮|f (x, y) − b| = |f (x0 + ρ cos ϕ, y0 + ρ sin ϕ) − b| 6 F (ρ) < ε. ⮨ ®§ ç ¥â, çâ® x→xlim f (x, y) = b.¥0y→y0ਬ¥à 1.3. áᬮâਬ äãªæ¨îf (x, y) =x2 y,+ y2x2x2 + y 2 > 0.¢¥¤ñ¬ ¯®«ïàë¥ ª®®à¤¨ âë á æ¥â஬ ¢ â®çª¥ (0; 0): x == ρ cos ϕ, y = ρ sin ϕ.ρ3 cos2 ϕ sin ϕ= ρ cos2 ϕ sin ϕ.®£¤ f (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ) = ρ2 (cos2ϕ + sin2 ϕ) ª ª ª |f (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ)| 6 ρ → 0, â® limf (x, y) = b.x→0y→0 ¬ ¥ ç ¨ ¥ 1. àã¡® ®è¨¡®çë¬ ï¢«ï¥âáï à áá㦤¥¨¥: lim ρ cos2 ϕ sin ϕ = 0, á«¥¤®¢ ⥫ì®, limf (x, y) =x→0ρ→+0= 0.y→0 á ¬®¬ ¤¥«¥, ¬ë ¤®ª § «¨ ⮫쪮 â®, çâ® ¯à¥¤¥« f (x, y)¯à¨ x → 0, y → 0 ¯® ª ¦¤®¬ã ¯à ¢«¥¨î à ¢¥ 0.
ª ¬ë12¢¨¤¥«¨, í⮣® ¥éñ ¥¤®áâ â®ç® ¤«ï «¨ç¨ï ¤¢®©®£® ¯à¥¤¥« . 㦠®æ¥ª ¬®¤ã«ï à §®á⨠f (x, y) − b ᢥàåã äãªæ¨¥© ⮫쪮 ®â ρ, ¥ § ¢¨áï饩 ®â ϕ ¨ áâ६ï饩áï ª ã«î¢¬¥á⥠á ρ. ¬ ¥ ç ¨ ¥ 2. ¥ á«¥¤ã¥â ¤ã¬ âì, çâ® ¯¥à¥å®¤ ª ¯®«ïàë¬ ª®®à¤¨ â ¬ ï¥âáï ¥¤¨áâ¢¥ë¬ á¯®á®¡®¬ ¤®ª § ⥫ìá⢠«¨ç¨ï ¤¢®©®£® ¯à¥¤¥« . ਢ¥¤ñ¬ ¥éñ®¤® à¥è¥¨¥ ¯à¨¬¥à 1.3. «ï «î¡ëå ç¨á¥« x, y ¨¬¥¥â ¬¥áâ®22¥à ¢¥á⢮ |xy| 6 x +2 y . ç¨â, f (x, y) = x · x2 xy|+ y2¯à®¨§¢¥¤¥¨¥ ¡¥áª®¥ç® ¬ «®© äãªæ¨¨ x ®£à ¨ç¥ãîäãªæ¨î x2 xy.
®í⮬ã f (x, y) | ¡¥áª®¥ç® ¬ « ï äãª+ y2æ¨ï ¯à¨ x → 0, y → 0.ਢ¥¤ñ®¥ à¥è¥¨¥ § ç¨â¥«ì® ¡®«¥¥ ý¨áªãáá⢥®þ,祬 ¯¥à¢®¥. ¥â®¤ ¢¢¥¤¥¨ï ¯®«ïàëå ª®®à¤¨ â 㨢¥àá «¥¨, ª ª ¯à ¢¨«®, ¡ëáâ॥ ¯®§¢®«ï¥â ¯®«ãç¨âì ã¦ãî ®æ¥ªã,祬 ¯à¨¬¥¥¨¥ ª ª¨å-«¨¡® ¥à ¢¥á⢠¥¯®á।á⢥® ¤«ïäãªæ¨© ¤¢ãå ¯¥à¥¬¥ëå, å®âï ¡ë¢ ¥â ¨ ¨ ç¥.ਬ¥à 1.4.
áᬮâਬ äãªæ¨îf (x, y) =x5,x4 + y 4x2 + y 2 > 0.¬¥¥¬¯¯¯¯ρ5 cos5 ϕ¯¯6|f (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ)| = ¯ 4ρ (cos4 ϕ + sin4 ϕ) ¯ρρ=66sin2 2ϕ(cos2 ϕ + sin2 ϕ)2 − 2 cos2 ϕ sin2 ϕ1− 2ρ= 2ρ → 0,61 − 12¯®í⮬ãlim f (x, y) = 0.x→0y→0ਬ¥à 1.5. áᬮâਬ äãªæ¨îpln(1 + 3 x2 y 2 )f (x, y) = p,x2 + y 2x2 + y 2 > 0.13¥£ª® ¢¨¤¥âì, çâ® f (x, y) > 0 ¯à¨ x2 + y2 > 0. ¬¥¥¬f (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ) =ln(1 +p3ρ4 cos2 ϕ sin2 ϕ)16 ln(1 + ρ4/3 ).ρρ।¥« äãªæ¨¨ ®¤®© ¯¥à¥¬¥®© F (ρ) =¢ëç¨á«¨âì, ¯à¨¬¥ïï ä®à¬ã«ã ¥©«®à :14/3ρ ln(1+ρ ) ¬®¦®ln(1 + ρ4/3 )ρ4/3 + o(ρ4/3 )= lim= 0;ρ→+0ρ→+0ρρlim¯®í⮬ãlim f (x, y) = 0.x→0y→0®£¤ ¯®«ã票¥ 㦮© ®æ¥ª¨ ᢥàåã âॡã¥â § ç¨â¥«ìëå ãᨫ¨©.ਬ¥à 1.6.
áᬮâਬ äãªæ¨îp3x3 + y 4 − xf (x, y) = p,x2 + y 2x2 + y 2 > 0.¯ïâì-â ª¨ f (x, y) > 0 ¯à¨ x2 + y2 > 0. ¬¥¥¬p3ρ3 cos3 ϕ + ρ4 sin4 ϕ − ρ cos ϕf (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ) ==ρqp3= cos3 ϕ + ρ sin4 ϕ − cos ϕ 6 3 cos3 ϕ + ρ − cos ϕ.ãáâì cos ϕ = t ∈ [−1; 1]. ®£¤ 0 6 f (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ) 6 g(t, ρ) =p3 3t + ρ − t.ਠ䨪á¨à®¢ ®¬ ¯®«®¦¨â¥«ì®¬ ρ ©¤ñ¬ F (ρ) =ந§¢®¤ ï äãªæ¨¨ g(t, ρ) ª ª äãªæ¨¨ ®â= max g(t, ρ).−16t61¯à¨ 䨪á¨à®¢ ®¬ ρ à ¢ 13 (t3 + ρ)−2/3 · 3t2 − 1. ®¡232/36632à é ¥âáï ¢ ã«ì,q ¥á«¨ t = (t + ρ) , â.¥. t = t + 2t ρ + ρ ,®âªã¤ t = − 3 ρ2 .
ਠ¤®áâ â®ç® ¬ «ëå ρ íâ® § 票¥ t¯à¨ ¤«¥¦¨â ®â१ªã [−1; 1], ¨ ¤«ï 宦¤¥¨ï F (ρ) 㦮t14¢ë¡à âì ¨¡®«ì襥 ¨§ âàñå ç¨á¥«:rµ r¶ rρρρ p33g −, ρ = − + ρ + 3 = 3 4ρ;222pρg(1, ρ) = 3 1 + ρ − 1 ∼ , ρ → +0;3pρ3g(−1, ρ) = −1 + ρ + 1 ∼ , ρ → +0.3√ਠ¬ «ëå ρ ¨¡®«ì訬 ¨§ íâ¨å ç¨á¥« ¡ã¤¥â 3 4ρ; § ç¨â, ©¤ñâáï ρ0 > 0 â ª®¥, çâ® ¯à¨ ¢á¥å ρ ∈ (0; ρ0 ) ¨¬¥îâ ¬¥áâ®¥à ¢¥á⢠p0 6 f (ρ cos ϕ, ρ sin ϕ) 6 3 4ρ.«¥¤®¢ ⥫ì®, lim f (x, y) = 0.x→0y→0¯à ¦¥¨¥ 1.4. ®ª § âì, çâ®: )¢)3lim p x6 y= 0;x + y6py + y sin x = 0;lim x sinx→0x2 + y 2y→0x→0y→0parctg |x|5 + y 6= 0;x2 + y 2¡)lim£)1 − cos xlim p342 2x→0y→0x − x y + y4x→0y→0= 0.¯à ¦¥¨¥ 1.5.