题目
试应用 -8 定义证明:-|||-lim _(x,y))(0,0)dfrac ({x)^2y}({x)^2+(y)^2}=0.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查二元函数极限的ε-δ定义的应用,以及利用不等式估计分式表达式的绝对值。
解题核心思路:
- 关键不等式:利用算术-几何均值不等式($x^2 + y^2 \geq 2|x||y|$),将分母放大,从而将原分式表达式转化为与$|x|$相关的表达式。
- 联系距离δ:通过$|x| \leq \sqrt{x^2 + y^2}$,将变量与点$(x,y)$到原点的距离$\sqrt{x^2 + y^2}$关联,最终找到合适的δ。
破题关键点:
- 放大分母:通过不等式$x^2 + y^2 \geq 2|x||y|$,将分母放大,简化分式。
- 变量替换:将$|x|$与$\sqrt{x^2 + y^2}$关联,从而通过选择δ控制表达式的上界。
步骤1:应用不等式放大分母
根据算术-几何均值不等式,对任意实数$x,y$,有:
$x^2 + y^2 \geq 2|x||y|.$
因此,分母$x^2 + y^2$可以被$2|x||y|$放大,从而原分式的绝对值满足:
$\left| \frac{x^2 y}{x^2 + y^2} \right| = \frac{x^2 |y|}{x^2 + y^2} \leq \frac{x^2 |y|}{2|x||y|} = \frac{|x|}{2}.$
步骤2:关联变量与距离δ
当$(x,y)$趋近于$(0,0)$时,$\sqrt{x^2 + y^2} < \delta$,此时有:
$|x| \leq \sqrt{x^2 + y^2} < \delta.$
代入上一步的不等式,得:
$\left| \frac{x^2 y}{x^2 + y^2} \right| \leq \frac{\delta}{2}.$
步骤3:选择δ使表达式小于ε
为了使$\frac{\delta}{2} < \varepsilon$,只需取$\delta = 2\varepsilon$。此时,当$\sqrt{x^2 + y^2} < \delta$时,原分式的绝对值必然小于$\varepsilon$。