题目
13 判断 (3分) 二重极限 lim _((x, y) arrow(x_{0), y_(0))} f(x, y) 存在,则二次极限 lim _(x arrow x_{0)}(lim _(y arrow y_{0)} f(x, y)) 或 lim _(y arrow y_{0)}(lim _(x arrow x_{0)} f(x, y)) 存在。A. √B. ×
13 判断 (3分) 二重极限 $\lim _{(x, y) \rightarrow\left(x_{0}, y_{0}\right)} f(x, y)$ 存在,则二次极限 $\lim _{x \rightarrow x_{0}}(\lim _{y \rightarrow y_{0}} f(x, y))$ 或 $\lim _{y \rightarrow y_{0}}(\lim _{x \rightarrow x_{0}} f(x, y))$ 存在。
A. √
B. ×
题目解答
答案
B. ×
解析
考查要点:本题主要考查二重极限与二次极限的关系,理解两者之间的区别。
解题核心思路:
二重极限要求点$(x, y)$以任意路径趋近于$(x_0, y_0)$时函数值趋于同一极限;而二次极限是分步求极限(先对一个变量求极限,再对另一个变量求极限),可能存在路径依赖导致极限不存在。关键点在于构造反例说明二重极限存在但二次极限不存在的情况。
破题关键:
通过反例(如$f(x, y) = x \sin \frac{1}{y} + y \sin \frac{1}{x}$)说明二重极限存在,但二次极限因内层极限振荡不收敛而不存在。
反例分析
考虑函数$f(x, y) = x \sin \frac{1}{y} + y \sin \frac{1}{x}$,当$(x, y) \to (0, 0)$时:
-
二重极限存在:
对任意路径趋近于$(0, 0)$,有
$|f(x, y)| \leq |x| + |y| \to 0,$
因此二重极限为$0$。 -
二次极限不存在:
- 先对$y$求极限:固定$x \neq 0$,当$y \to 0$时,$\sin \frac{1}{y}$振荡无极限,故$\lim_{y \to 0} f(x, y)$不存在。
- 先对$x$求极限:固定$y \neq 0$,当$x \to 0$时,$\sin \frac{1}{x}$振荡无极限,故$\lim_{x \to 0} f(x, y)$不存在。
因此,两种二次极限均不存在。
结论:二重极限存在不能保证二次极限存在,原命题错误。