【二元函数的连续、偏导及可微三者之间的关系】二元函数一阶偏导连续

  摘 要: 本文讨论了二元函数的连续、偏导、可微三者之间的关系,并通过实例进行了说明.   关键词: 二元函数 连续 偏导 可微      二元函数微分学的内容与一元函数微分学的内容大体上是平行的,它们的意义和作用也是相同的,但是二元函数与一元函数也有某些差异.本文通过具体实例来讨论二元函数连续性、偏导存在性及可微性三者之间的关系.
  一、连续不一定偏导存在,偏导存在也不一定连续
  例1.证明函数f(x,y)=在原点的连续性,但偏导数不存在.
  证明:由=0=f(0,0),故f(x,y)=在点(0,0)连续.由偏导定义知:==1当△x>0-1当△x<0极限不存在.故f(x,y)在点(0,0)关于x的偏导数不存在,同理可证f(x,y)在点(0,0)关于y的偏导数也不存在.
  例2.证明函数f(x,y)=,x+y≠00, x+y=0在点(0,0)处偏导存在,但不连续.
  证明:由偏导定义得:
  f(x,y)==0
  f(x,y)==0
  故f(x,y)在点(0,0)处偏导存在.取y=mx(m≠0),则f(x,y)=f(x,mx)=.
  故f(x,y)在点(0,0)处极限不存在,故不连续.
  由此两例可知,对于二元函数而言,偏导存在和连续之间没有必然的联系.
  二、可微必偏导存在,但偏导存在不一定可微
  定理1:若函数z=f(x,y)在P(x,y)可微,则它在该点存在两个偏导数A,B且A=f(x,y).
  证明:设z=f(x,y)在P(x,y)可微,即由定义知:△z=A△x+B△y+o(ρ)其中ρ=,求x的偏导y可视为常量,不妨令△y=0,则ρ=|△x|,有△z=f(x+△x,y+△y)-f(x,y)=A△x+o(|△x|)
  故==A
  同理:=B,定理得证.
  由此定理可知,可微必偏导存在,但反之不一定成立,如下例.
  例3.证明函数f(x,y)=,x+y≠00, x+y=0在点(0,0)处偏导存在,但不可微.
  证明:由偏导定义得:
  f(x,y)==0
  f(x,y)==0
  故f(x,y)在点(0,0)关于x,y的偏导数都存在.
  △z-[f(0,0)△x-f(0,0)△y]=
  令△y=△x,则有==
  故由可微定义知f(x,y)在点(0,0)不可微.
  由此可知,对于二元函数而言,可微必偏导存在,但是偏导存在不一定可微.
  三、可微必连续,连续不一定可微
  定理2:设函数z=f(x,y)在P(x,y)可微,则函数在该点必连续.
  证明:f(x+△x,y+△y)=[f(x,y)+△z]=f(x,y)
  定理得证.
  由定理2知,可微必连续,但是反之不一定成立,如上例题3.由=0=f(0,0),故f(x,y)在点(0,0)处连续,但是不可微.
  推论1:不连续必不可微.
  
  参考文献:
  [1]张鸿,门艳红.讨论二元函数连续性、偏导存在性及可微性间的关系[J].哈尔滨师范大学自然科学学报,2007,2,(23).
  [2]龚俊新.二元函数的连续偏导可微之间的关系[J].湖北师范学院学报(自然科学版),2000,(20):83-85.
  [3]杨凯,王焕东.二元函数连续偏导数与可微的关系[J].沧州师范专科学校学报,2007,(9):31-32.
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