4、f(x,y)=(x^2y^2)/(x^2)y^(2+(x-y)^2)的二重极限和二次极限各为()A. 0,0,0B. 不存在,0,0C. 0,不存在,0D. 0,0,不存在
A. 0,0,0
B. 不存在,0,0
C. 0,不存在,0
D. 0,0,不存在
题目解答
答案
解析
本题主要考查二重极限和二次极限的概念及计算方法。解题思路是分别计算函数$f(x,y)=\frac{x^{2}y^{2}}{x^{2}y^{2}+(x - y)^{2}}$的二重极限和两个二次极限。
1. 计算二重极限
二重极限是指当$(x,y)$以任意方式趋近于$(0,0)$时函数的极限。
考虑让$(x,y)$沿直线$y = kx$趋近于$(0,0)$,将$y = kx$代入函数$f(x,y)$中:
$\begin{align*}\lim\limits_{x \to 0,y = kx} f(x,y)&=\lim\limits_{x \to 0} \frac{x^{2}(kx)^{2}}{x^{2}(kx)^{2}+(x - kx)^{2}}\\&=\lim\limits_{x \to 0} \frac{k^{2}x^{4}}{k^{2}x^{4}+(1 - k)^{2}x^{2}}\\&=\lim\limits_{x \to 0} \frac{k^{2}x^{2}}{k^{2}x^{2}+(1 - k)^{2}}\end{align*}$
当$k = 0$时,$\lim\limits_{x \to 0} \frac{k^{2}x^{2}}{k^{2}x^{2}+(1 - k)^{2}}=\lim\limits_{x \to 0} \frac{0}{0 + 1}=0$;
当$k = 1$时,$\lim\limits_{x \to 0} \frac{k^{2}x^{2}}{k^{2}x^{2}+(1 - k)^{2}}=\lim\limits_{x \to 0} \frac{x^{2}}{x^{2}+0}=1$。
由于沿不同直线趋近于$(0,0)$时极限值不同,所以二重极限$\lim\limits_{(x,y) \to (0,0)} f(x,y)$不存在。
2. 计算二次极限
- 先对$y$求极限,再对$x$求极限:
先求$\lim\limits_{y \to 0} f(x,y)$,当$x\neq0$时:
$\begin{align*}\lim\limits_{y \to 0} f(x,y)&=\lim\limits_{y \to 0} \frac{x^{2}y^{2}}{x^{2}y^{2}+(x - y)^{2}}\\&=\frac{0}{0 + x^{2}}\\&=0\end{align*}$
再求$\lim\limits_{x \to 0} \left(\lim\limits_{y \to 0} f(x,y)\right)=\lim\limits_{x \to 0} 0 = 0$。 - 先对$x$求极限,再对$y$求极限:
先求$\lim\limits_{x \to 0} f(x,y)$,当$y\neq0$时:
$\begin{align*}\lim\limits_{x \to 0} f(x,y)&=\lim\limits_{x \to 0} \frac{x^{2}y^{2}}{x^{2}y^{2}+(x - y)^{2}}\\&=\frac{0}{0 + y^{2}}\\&=0\end{align*}$
再求$\lim\limits_{y \to 0} \left(\lim\limits_{x \to 0} f(x,y)\right)=\lim\limits_{y \to 0} 0 = 0$。