题目
9、设函数f(x,y)=}xysin(1)/(sqrt(x^2)+y^(2)),x^2+y^2neq00,x^2+y^2=0,则下列结论不成立的是() (A.)f(x,y)在(0,0)处的极限存在 (B.)f(x,y)在(0,0)处连续 (C.)f(x,y)在(0,0)处的偏导数存在 (D.)f(x,y)在(0,0)处不可微
9、设函数$f(x,y)=\begin{cases}xy\sin\frac{1}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}},x^{2}+y^{2}\neq0\\0,x^{2}+y^{2}=0\end{cases}$,则下列结论不成立的是() (
A.)f(x,y)在(0,0)处的极限存在 (
B.)f(x,y)在(0,0)处连续 (
C.)f(x,y)在(0,0)处的偏导数存在 (
D.)f(x,y)在(0,0)处不可微
A.)f(x,y)在(0,0)处的极限存在 (
B.)f(x,y)在(0,0)处连续 (
C.)f(x,y)在(0,0)处的偏导数存在 (
D.)f(x,y)在(0,0)处不可微
题目解答
答案
为了确定哪个结论不成立,我们需要分析函数 $ f(x, y) $ 在点 $(0,0)$ 处的性质。函数定义为:
\[ f(x, y) = \begin{cases}
xy \sin \frac{1}{\sqrt{x^2 + y^2}}, & \text{如果 } x^2 + y^2 \neq 0 \\
0, & \text{如果 } x^2 + y^2 = 0
\end{cases} \]
### (A) $ f(x, y) $ 在 $(0,0)$ 处的极限存在
我们需要找到 $\lim_{(x,y) \to (0,0)} f(x, y)$。对于 $(x, y) \neq (0,0)$,我们有:
\[ f(x, y) = xy \sin \frac{1}{\sqrt{x^2 + y^2}} \]
由于 $\sin \frac{1}{\sqrt{x^2 + y^2}}$ 被限制在 $[-1, 1]$ 之间,我们可以写:
\[ -|xy| \leq xy \sin \frac{1}{\sqrt{x^2 + y^2}} \leq |xy| \]
当 $(x, y) \to (0,0)$ 时,$ |xy| \to 0 $。根据挤压定理,我们有:
\[ \lim_{(x,y) \to (0,0)} xy \sin \frac{1}{\sqrt{x^2 + y^2}} = 0 \]
因此,$ f(x, y) $ 在 $(0,0)$ 处的极限存在,且等于 0。结论 (A) 成立。
### (B) $ f(x, y) $ 在 $(0,0)$ 处连续
为了检查连续性,我们需要验证:
\[ \lim_{(x,y) \to (0,0)} f(x, y) = f(0,0) \]
从上一部分,我们知道 $\lim_{(x,y) \to (0,0)} f(x, y) = 0$。根据函数的定义,$ f(0,0) = 0 $。因此,函数在 $(0,0)$ 处连续。结论 (B) 成立。
### (C) $ f(x, y) $ 在 $(0,0)$ 处的偏导数存在
我们需要找到偏导数 $ f_x(0,0) $ 和 $ f_y(0,0) $。偏导数 $ f_x(0,0) $ 定义为:
\[ f_x(0,0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(h,0) - f(0,0)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{h \cdot 0 \cdot \sin \frac{1}{\sqrt{h^2 + 0^2}} - 0}{h} = \lim_{h \to 0} 0 = 0 \]
同样,偏导数 $ f_y(0,0) $ 定义为:
\[ f_y(0,0) = \lim_{k \to 0} \frac{f(0,k) - f(0,0)}{k} = \lim_{k \to 0} \frac{0 \cdot k \cdot \sin \frac{1}{\sqrt{0^2 + k^2}} - 0}{k} = \lim_{k \to 0} 0 = 0 \]
因此,偏导数 $ f_x(0,0) $ 和 $ f_y(0,0) $ 都存在,且等于 0。结论 (C) 成立。
### (D) $ f(x, y) $ 在 $(0,0)$ 处不可微
为了检查可微性,我们需要验证:
\[ \lim_{(h,k) \to (0,0)} \frac{f(0+h,0+k) - f(0,0) - f_x(0,0)h - f_y(0,0)k}{\sqrt{h^2 + k^2}} = 0 \]
代入已知值,我们得到:
\[ \lim_{(h,k) \to (0,0)} \frac{hk \sin \frac{1}{\sqrt{h^2 + k^2}} - 0 - 0 \cdot h - 0 \cdot k}{\sqrt{h^2 + k^2}} = \lim_{(h,k) \to (0,0)} \frac{hk \sin \frac{1}{\sqrt{h^2 + k^2}}}{\sqrt{h^2 + k^2}} \]
设 $ r = \sqrt{h^2 + k^2} $。则 $ h = r \cos \theta $ 和 $ k = r \sin \theta $,极限变为:
\[ \lim_{r \to 0} \frac{(r \cos \theta)(r \sin \theta) \sin \frac{1}{r}}{r} = \lim_{r \to 0} r \cos \theta \sin \theta \sin \frac{1}{r} \]
由于 $\sin \frac{1}{r}$ 被限制在 $[-1, 1]$ 之间,我们有:
\[ -|r \cos \theta \sin \theta| \leq r \cos \theta \sin \theta \sin \frac{1}{r} \leq |r \cos \theta \sin \theta| \]
当 $ r \to 0 $ 时,$ |r \cos \theta \sin \theta| \to 0 $。根据挤压定理,我们有:
\[ \lim_{r \to 0} r \cos \theta \sin \theta \sin \frac{1}{r} = 0 \]
因此,函数在 $(0,0)$ 处可微。结论 (D) 不成立。
正确答案是 $\boxed{D}$。