16.(单选题,2.0分) 对于二元函数z=f(x,y),下列有关偏导数与全微分关系中正确的命题是()A. 偏导数存在,则全微分存在B. 偏导数连续,则全微分必存在C. 全微分存在,则偏导数必连续D. 全微分存在,而偏导数不一定存在
A. 偏导数存在,则全微分存在
B. 偏导数连续,则全微分必存在
C. 全微分存在,则偏导数必连续
D. 全微分存在,而偏导数不一定存在
题目解答
答案
解析
本题考查二元函数偏导数与全微分的关系,解题思路是根据二元函数偏导数与全微分的相关定理和性质,对每个选项逐一进行分析判断。
选项A
偏导数存在只是全微分存在的必要条件而非充分条件。也就是说,仅仅偏导数存在,并不能保证全微分一定存在。例如函数$f(x,y)=\begin{cases}\frac{xy}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}},&(x,y)\neq(0,0)\\0,&(x,y)=(0,0)\end{cases}$,在点$(0,0)$处两个偏导数$f_{x}(0,0)$和$f_{y}(0,0)$都存在,但是该函数在点$(0,0)$处全微分不存在。所以选项A错误。
选项B
根据二元函数全微分存在的充分条件定理:如果函数$z = f(x,y)$的偏导数$\frac{\partial z}{\partial x}$、$\frac{\partial z}{\partial y}$在点$(x,y)$及其某邻域内存在且连续,则函数$z = f(x,y)$在该点可微,即可全微分存在。所以偏导数连续时,全微分必存在,选项B正确。
选项C
全微分存在只能推出偏导数存在,但不能推出偏导数连续。例如函数$f(x,y)=\begin{cases}(x^{2}+y^{2})\sin\frac{1}{x^{2}+y^{2}},(x,y)\neq(0,0)\\0,(x,y)=(0,0)\end{cases}$,在点$(0,0)$处全微分存在,但偏导数在该点不连续。所以选项C错误。
选项D
若全微分$dz=\frac{\partial z}{\partial x}dx+\frac{\partial z}{\partial y}dy$存在,根据全微分的定义,当$\Delta x\to0$,$\Delta y\to0$时,$\Delta z = A\Delta x + B\Delta y+o(\sqrt{(\Delta x)^{2}+(\Delta y)^{2}})$,其中$A,B$与$\Delta x,\Delta y$无关。令$\Delta y = 0$,则$\Delta z = f(x+\Delta x,y)-f(x,y)=A\Delta x+o(\vert\Delta x\vert)$,两边同时除以$\Delta x$并取极限$\lim\limits_{\Delta x\to0}\frac{f(x+\Delta x,y)-f(x,y)}{\Delta x}=A$,即$\frac{\partial z}{\partial x}$存在;同理令$\Delta x = 0$,可得$\frac{\partial z}{\partial y}$存在。所以全微分存在时,偏导数一定存在,选项D错误。