三、判断题(共11题,22.0分)37.(判断题,2.0分)已知f(x,y)=}(x^2+y^2)sin(1)/(x^2)+y^(2),&x^2+y^2neq00,&x^2+y^2=0在(0,0)可微,则该二元函数在(0,0)的偏导数一定连续:()A 对B 错
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查二元函数可微性与偏导数连续性的关系,以及如何通过具体例子理解两者之间的区别。
解题核心思路:
- 可微与偏导数存在:若函数在某点可微,则该点的偏导数一定存在,但反之不成立。
- 偏导数连续的定义:偏导数在某点连续要求当点趋近于该点时,偏导数的值趋近于该点的偏导数值。
- 关键矛盾点:即使函数在某点可微,若偏导数在该点附近不连续,则原命题不成立。
破题关键:
- 计算偏导数在(0,0)处的值;
- 分析偏导数沿不同路径趋近于(0,0)时的极限是否存在,从而判断连续性。
计算偏导数在(0,0)处的值
根据定义:
-
$f_x(0,0)$:
$f_x(0,0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(h,0) - f(0,0)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{h^2 \sin \frac{1}{h^2}}{h} = \lim_{h \to 0} h \sin \frac{1}{h^2} = 0$
(因$h \to 0$且$\sin$函数有界,极限为0) -
$f_y(0,0)$:
$f_y(0,0) = \lim_{k \to 0} \frac{f(0,k) - f(0,0)}{k} = \lim_{k \to 0} \frac{k^2 \sin \frac{1}{k^2}}{k} = \lim_{k \to 0} k \sin \frac{1}{k^2} = 0$
分析偏导数的连续性
对于$(x,y) \neq (0,0)$,计算$f_x(x,y)$:
$f_x(x,y) = 2x \sin \frac{1}{x^2 + y^2} - \frac{2x \cos \frac{1}{x^2 + y^2}}{x^2 + y^2}$
沿路径$y=0$趋近于$(0,0)$:
令$y=0$,则$f_x(x,0) = 2x \sin \frac{1}{x^2} - \frac{2x \cos \frac{1}{x^2}}{x^2}$。
当$x \to 0$时:
- 第一项$2x \sin \frac{1}{x^2} \to 0$(同理如偏导数计算);
- 第二项$-\frac{2 \cos \frac{1}{x^2}}{x}$的绝对值趋于无穷大(因$\cos \frac{1}{x^2}$振荡于$[-1,1]$,分母$x \to 0$)。
因此,$\lim_{x \to 0} f_x(x,0)$不存在,说明$f_x(x,y)$在$(0,0)$处不连续。