已知函数 f(x, y) = } (sin(xy))/(x^2 + y^2), & (x, y) neq (0, 0) 0, & (x, y) = (0, 0) ,则在 (0, 0) 点处,下列叙述正确的是______;A. 连续但偏导不存在B. 连续且偏导也存在C. 不连续且偏导也不存在D. 不连续但偏导存在
A. 连续但偏导不存在
B. 连续且偏导也存在
C. 不连续且偏导也不存在
D. 不连续但偏导存在
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。解题思路是先分别求出函数在$(0,0)$点处对$x$和$y$的偏导数,判断偏导数是否存在;再通过求函数在$(0,0)$点处的极限,判断函数在该点是否连续。
1. 求函数在$(0,0)$点处对$x$的偏导数$f_x(0,0)$
根据偏导数的定义,$f_x(0,0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(0 + \Delta x, 0) - f(0, 0)}{\Delta x}$。
已知$f(0,0)=0$,$f(\Delta x, 0)=\frac{\sin((\Delta x)\times0)}{(\Delta x)^2 + 0^2}=0$,则:
$f_x(0,0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{0 - 0}{\Delta x}=0$
2. 求函数在$(0,0)$点处对$y$的偏导数$f_y(0,0)$
同理,$f_y(0,0)=\lim\limits_{\Delta y \to 0} \frac{f(0, 0 + \Delta y) - f(0, 0)}{\Delta y}$。
已知$f(0,0)=0$,$f(0, \Delta y)=\frac{\sin(0\times(\Delta y))}{0^2 + (\Delta y)^2}=0$,则:
$f_y(0,0)=\lim\limits_{\Delta y \to 0} \frac{0 - 0}{\Delta y}=0$
所以函数$f(x,y)$在$(0,0)$点处的偏导数存在。
3. 判断函数在$(0,0)$点处的连续性
若函数$f(x,y)$在$(0,0)$点处连续,则$\lim\limits_{(x,y) \to (0,0)} f(x,y)=f(0,0)=0$。
考虑沿着直线$y = kx$趋近于$(0,0)$,此时$f(x,kx)=\frac{\sin(kx^2)}{x^2 + (kx)^2}=\frac{\sin(kx^2)}{x^2(1 + k^2)}$。
根据等价无穷小$\sin t\sim t$($t\to0$),当$x\to0$时,$\sin(kx^2)\sim kx^2$,则:
$\lim\limits_{x \to 0} f(x,kx)=\lim\limits_{x \to 0} \frac{kx^2}{x^2(1 + k^2)}=\frac{k}{1 + k^2}$
由于极限值与$k$有关,即沿着不同直线趋近于$(0,0)$时,函数的极限值不同,所以$\lim\limits_{(x,y) \to (0,0)} f(x,y)$不存在,函数$f(x,y)$在$(0,0)$点处不连续。