题目
44.(判断题,1.0分)函数f(x,y)=|x|+|y|在原点处偏导数存在。A 对B 错
44.(判断题,1.0分)
函数$f(x,y)=|x|+|y|$在原点处偏导数存在。
A 对
B 错
题目解答
答案
为了判断函数 $ f(x, y) = |x| + |y| $ 在原点处偏导数是否存在,我们需要分别计算 $ f $ 关于 $ x $ 和 $ y $ 的偏导数在原点处的值。如果这两个偏导数都存在,那么函数在原点处偏导数存在。
### 计算关于 $ x $ 的偏导数
函数 $ f(x, y) $ 关于 $ x $ 的偏导数定义为:
\[
f_x(0, 0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(h, 0) - f(0, 0)}{h}
\]
首先,我们计算 $ f(h, 0) $ 和 $ f(0, 0) $:
\[
f(h, 0) = |h| + |0| = |h|
\]
\[
f(0, 0) = |0| + |0| = 0
\]
因此,偏导数的表达式变为:
\[
f_x(0, 0) = \lim_{h \to 0} \frac{|h| - 0}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{|h|}{h}
\]
这个极限的值取决于 $ h $ 的符号。当 $ h $ 从正方向趋近于 0 时, $ |h| = h $,所以:
\[
\lim_{h \to 0^+} \frac{|h|}{h} = \lim_{h \to 0^+} \frac{h}{h} = 1
\]
当 $ h $ 从负方向趋近于 0 时, $ |h| = -h $,所以:
\[
\lim_{h \to 0^-} \frac{|h|}{h} = \lim_{h \to 0^-} \frac{-h}{h} = -1
\]
由于左极限和右极限不相等,极限 $\lim_{h \to 0} \frac{|h|}{h}$ 不存在。因此, $ f_x(0, 0) $ 不存在。
### 计算关于 $ y $ 的偏导数
函数 $ f(x, y) $ 关于 $ y $ 的偏导数定义为:
\[
f_y(0, 0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(0, h) - f(0, 0)}{h}
\]
首先,我们计算 $ f(0, h) $ 和 $ f(0, 0) $:
\[
f(0, h) = |0| + |h| = |h|
\]
\[
f(0, 0) = |0| + |0| = 0
\]
因此,偏导数的表达式变为:
\[
f_y(0, 0) = \lim_{h \to 0} \frac{|h| - 0}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{|h|}{h}
\]
我们已经知道这个极限不存在。因此, $ f_y(0, 0) $ 不存在。
### 结论
由于 $ f_x(0, 0) $ 和 $ f_y(0, 0) $ 都不存在,函数 $ f(x, y) = |x| + |y| $ 在原点处偏导数不存在。
答案是 $\boxed{B}$。
解析
考查要点:本题主要考查二元函数在某一点处偏导数的存在性判断,特别是涉及绝对值函数在原点处的可导性问题。
解题核心思路:
- 偏导数的定义:分别计算函数在原点处关于$x$和$y$的偏导数,判断极限是否存在。
- 绝对值函数的特性:当变量趋近于0时,绝对值函数会导致左右极限不相等,从而使得偏导数的极限不存在。
破题关键点:
- 单边极限分析:通过分析$h$从正方向和负方向趋近于0时的极限值,发现左右极限不相等,从而得出偏导数不存在的结论。
计算关于$x$的偏导数$f_x(0,0)$
根据偏导数定义:
$f_x(0,0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(h,0) - f(0,0)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{|h|}{h}$
- 当$h \to 0^+$:$|h| = h$,极限值为$\frac{h}{h} = 1$。
- 当$h \to 0^-$:$|h| = -h$,极限值为$\frac{-h}{h} = -1$。
结论:左右极限不相等,故$f_x(0,0)$不存在。
计算关于$y$的偏导数$f_y(0,0)$
根据偏导数定义:
$f_y(0,0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(0,h) - f(0,0)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{|h|}{h}$
同理,左右极限分别为$1$和$-1$,故$f_y(0,0)$也不存在。
最终结论:由于两个偏导数均不存在,原题说法错误。