题目
二元函数f(x,y)= ^2+{y)^2},(x,y)neq (0,0 0,(x,y)=(0,0) .在点(0,0)处( ).(A)连续,偏导数存在 (B)连续,偏导数不存在(C)不连续,偏导数存在 (D)不连续,偏导数不存在
二元函数
在点(0,0)处( ).
(A)连续,偏导数存在
(B)连续,偏导数不存在
(C)不连续,偏导数存在
(D)不连续,偏导数不存在
题目解答
答案
C. 不连续,偏导数存在
解析
考查要点:本题主要考查二元函数在某一点的连续性和偏导数存在的判定方法。
解题核心思路:
- 连续性:判断函数在$(0,0)$处是否连续,需验证当$(x,y)$沿任意路径趋近于$(0,0)$时,函数值的极限是否等于$f(0,0)=0$。若存在不同路径导致极限不同,则函数不连续。
- 偏导数存在性:分别计算偏导数$f_x(0,0)$和$f_y(0,0)$,若极限存在,则偏导数存在。
破题关键点:
- 连续性:通过沿不同路径(如直线$y=kx$)趋近于原点,发现极限值随$k$变化而不同,说明极限不存在,故函数不连续。
- 偏导数:利用偏导数的定义,分别沿$x$轴和$y$轴方向计算,发现极限均为$0$,故偏导数存在。
连续性分析
- 沿坐标轴趋近:
- 沿$x$轴($y=0$):$\lim_{x \to 0} f(x,0) = \lim_{x \to 0} \frac{x \cdot 0}{x^2 + 0} = 0$。
- 沿$y$轴($x=0$):$\lim_{y \to 0} f(0,y) = \lim_{y \to 0} \frac{0 \cdot y}{0 + y^2} = 0$。
- 沿直线$y=kx$趋近:
$f(x,kx) = \frac{x \cdot kx}{x^2 + (kx)^2} = \frac{kx^2}{x^2(1+k^2)} = \frac{k}{1+k^2}.$
当$x \to 0$时,极限为$\frac{k}{1+k^2}$,其值随$k$不同而变化(例如$k=1$时极限为$\frac{1}{2}$,$k=0$时极限为$0$)。因此,极限值不唯一,函数在$(0,0)$处不连续。
偏导数存在性分析
- 计算$f_x(0,0)$:
$f_x(0,0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(h,0) - f(0,0)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{0 - 0}{h} = 0.$ - 计算$f_y(0,0)$:
$f_y(0,0) = \lim_{k \to 0} \frac{f(0,k) - f(0,0)}{k} = \lim_{k \to 0} \frac{0 - 0}{k} = 0.$
因此,偏导数存在且均为$0$。