3.(单选题,10分) 二元函数(x,y)≠(0,0)是f(x,y)=(xy)/(x^2)+y^(2),当(x,y)=(0,0)时,f(x,y)=0,则在点(0,0)处()A. 连续、偏导数存在B. 连续偏导数不存在C. 不连续、偏导数存在D. 吧连续、偏导数不存在
A. 连续、偏导数存在
B. 连续偏导数不存在
C. 不连续、偏导数存在
D. 吧连续、偏导数不存在
题目解答
答案
解析
本题考查二元函数在某点的连续性和偏导数的存在性。解题思路是先判断函数在点$(0,0)$处的连续性,再判断函数在该点处偏导数是否存在。
1. 判断函数在点$(0,0)$处的连续性
函数$f(x,y)$在点$(x_0,y_0)$处连续的定义为$\lim\limits_{(x,y)\to(x_0,y_0)}f(x,y)=f(x_0,y_0)$。
已知$f(0,0)=0$,我们需要求$\lim\limits_{(x,y)\to(0,0)}f(x,y)=\lim\limits_{(x,y)\to(0,0)}\frac{xy}{x^{2}+y^{2}}$。
考虑沿着不同路径趋近于$(0,0)$,若极限值不同,则极限不存在。
令$y = kx$($k$为常数),则$\lim\limits_{(x,y)\to(0,0)}\frac{xy}{x^{2}+y^{2}}=\lim\limits_{x\to0}\frac{x\cdot kx}{x^{2}+(kx)^{2}}$。
对$\lim\limits_{x\to0}\frac{x\cdot kx}{x^{2}+(kx)^{2}}$进行化简:
$\begin{align*}\lim\limits_{x\to0}\frac{x\cdot kx}{x^{2}+(kx)^{2}}&=\lim\limits_{x\to0}\frac{kx^{2}}{x^{2}+k^{2}x^{2}}\\&=\lim\limits_{x\to0}\frac{kx^{2}}{(1 + k^{2})x^{2}}\\&=\frac{k}{1 + k^{2}}\end{align*}$
由于极限值$\frac{k}{1 + k^{2}}$与$k$有关,即沿着不同的直线$y = kx$趋近于$(0,0)$时,极限值不同,所以$\lim\limits_{(x,y)\to(0,0)}\frac{xy}{x^{2}+y^{2}}$不存在,那么函数$f(x,y)$在点$(0,0)$处不连续。
2. 判断函数在点$(0,0)$处偏导数是否存在
- 求$f_x(0,0)$:
根据偏导数的定义$f_x(0,0)=\lim\limits_{\Delta x\to0}\frac{f(0+\Delta x,0)-f(0,0)}{\Delta x}$。
已知$f(0,0)=0$,$f(\Delta x,0)=\frac{\Delta x\cdot0}{(\Delta x)^{2}+0^{2}} = 0$,则$f_x(0,0)=\lim\limits_{\Delta x\to0}\frac{0 - 0}{\Delta x}=0$。 - 求$f_y(0,0)$:
同理,根据偏导数的定义$f_y(0,0)=\lim\limits_{\Delta y\to0}\frac{f(0,0+\Delta y)-f(0,0)}{\Delta y}$。
已知$f(0,0)=0$,$f(0,\Delta y)=\frac{0\cdot\Delta y}{0^{2}+(\Delta y)^{2}} = 0$,则$f_y(0,0)=\lim\limits_{\Delta y\to0}\frac{0 - 0}{\Delta y}=0$。
所以函数$f(x,y)$在点$(0,0)$处的偏导数存在。