一、二重极限的定义#
设函数f(x,y)在区域D内,点(x0,y0)是D的聚点。若
(x,y)→(x0,y0)limf(x,y)=A则称A为f(x,y)在点(x0,y0)处的二重极限,记作
(x,y)→(x0,y0)limf(x,y)=A
二、证明二重极限存在的方法#
1、直接利用ε−δ定义法#
定义:
若对任意ε>0,存在δ>0,使得当0<(x−x0)2+(y−y0)2<δ时,有
∣f(x,y)−A∣<ε则A为二重极限。
步骤:
- 给定任意ε>0。
- 构造合适的δ,使得对于所有满足0<(x−x0)2+(y−y0)2<δ的(x,y),都有∣f(x,y)−A∣<ε。
- 证明上述条件成立。
适用情形:
函数形式清晰、可估算距离时,直接用定义法最严谨。
2、比较夹逼法(夹逼准则)#
若存在g(x,y)和h(x,y),使得g(x,y)≤f(x,y)≤h(x,y),并且
(x,y)→(x0,y0)limg(x,y)=(x,y)→(x0,y0)limh(x,y)=A则
(x,y)→(x0,y0)limf(x,y)=A步骤:
- 找到g(x,y)和h(x,y)满足夹逼关系。
- 分别计算g(x,y)和h(x,y)的极限。
- 由夹逼定理得出f(x,y)的极限。
适用情形:
函数复杂、但可被简单函数夹住时。
3、转化为极坐标法#
设(x,y)→(0,0),可设x=rcosθ,y=rsinθ,则
(x,y)→(0,0)limf(x,y)=r→0limf(rcosθ,rsinθ)步骤:
- 用极坐标转换函数。
- 令r→0,考察极限是否与θ无关。
- 若极限与θ无关,则极限存在;否则不存在。
适用情形:
极限点为原点,函数可适合极坐标表达。
4、先计算两个方向的累次极限#
计算
x→x0lim(y→y0limf(x,y))和
y→y0lim(x→x0limf(x,y))如果两个累次极限都存在且相等,且函数连续,则二重极限存在且等于该值。但注意:累次极限相等是二重极限存在的必要非充分条件。
三、证明二重极限不存在的方法#
1、沿不同路径趋近,极限值不同#
选择两条不同的路径γ1,γ2,若
(x,y)→(x0,y0),(x,y)∈γ1limf(x,y)=(x,y)→(x0,y0),(x,y)∈γ2limf(x,y)则二重极限不存在。
常见路径:
- y=kx (直线)
- y=x2 (抛物线)
- x=0,y=0 等坐标轴
2、极坐标法发现极限依赖于θ#
用极坐标转换后,若
r→0limf(rcosθ,rsinθ)依赖于θ,即不同θ取值有不同极限,则二重极限不存在。
3、累次极限不相等#
计算累次极限
x→x0lim(y→y0limf(x,y))和
y→y0lim(x→x0limf(x,y))若二者不相等,则二重极限不存在。
4、夹逼法反证#
若能证明对任意A,总存在ε0>0,使得无论δ多小,总有(x,y)使∣f(x,y)−A∣≥ε0,则极限不存在。