当前课程知识点:多元微积分(先修课) > 第二章 多元函数的极限理论 > 第二节 多元函数的极限 > 二重极限的计算
同学 你好
欢迎来到中国大学先修课
《多元微积分》MOOC课堂
我是中国科大 微积分老师 宣本金
网上人称“笨笨熊”老师
本讲 我们来学习二重极限的计算
前面
我们学习了二重极限的定义和性质
例如 唯一性 局部有界性 局部保号性
四则运算和复合运算法则
以及两边夹定理
二重极限的唯一性
保证了计算二重极限方法的多样性
而利用二重极限的四则运算
和复合运算法则
以及两边夹定理
可以将一些复杂的函数的极限问题
约化为若干简单函数的极限问题
再加以解决
本讲 我们将通过几个典型实例
展示如何灵活运用二重极限的性质
计算二重极限
考察当(x,y)→(0,1)时
这个比值函数的二重极限问题
对于比值函数的二重极限问题
首先 分别计算分子和分母的极限
这个函数的分子分母
都是一些简单函数的复合
因此 再利用二重极限的复合运算法则
先考察这些简单函数的极限
再综合起来
有了这样的约化思想
首先 验证二重极限除法法则的前提条件
即分母的极限不为零
然后 对分子分母分别求极限
利用二重极限的复合运算法则
约化为若干个简单函数的极限
最终可得极限为1
考察当(x,y)→(0,1)时
这个比值函数的极限
它可以直接应用二重极限的除法法则吗
不可以 因为分母的极限为零
这个极限看起来
与一元函数的重要极限有一点像
但是不完全一致
怎么办 作恒等变形
分子分母同时乘以变量y
可以乘吗
条件是什么 满足条件吗
然后 将正弦函数内部的变量乘积
看成一个整体
也就是 作变量代换t=xy
则当(x,y)→(0,1)时t→0
再利用一元函数的重要极限
和二重极限的乘法法则
可以得到原极限为1
考察当(x,y)→(0,0)时
这个乘积函数的极限
它可以直接应用二重极限的乘法法则吗
不可以 因为当(x,y)→(0,0)时
因子sin〖1/xy〗的极限不存在
那么 如何计算这个乘积函数的极限
注意到 虽然因子sin〖1/xy〗的极限不存在
但是 它是保持有界的
而另一个因子的极限是零
猜测原极限为零
如何严格说明
利用二重极限的放缩法
由不等式关系|(x²+y² ) sin〖1/xy〗 |≤x²+y²
可以推出原极限为零
考察当(x,y)→(+∞,+∞)时
这个幂指函数的极限
这是一个幂指函数的极限问题
可以直接对幂数和指数分别取极限吗
不行
因为底数的二重极限不存在
而幂数的极限是正无穷大
那么 如何计算这个幂指函数的极限
注意到不等式关系
当(x,y)→(+∞,+∞)时
底数总是大于零
小于二分之一
因此
对原来的幂指函数
具有两边夹形式的不等式
并且下界是常数零
上界的极限也为零
满足两边夹定理的条件
由两边夹定理结论可知
原来幂指函数的极限为零
考察当(x,y)→(0,0)时
这个幂指函数的极限
这是一个幂指函数的极限问题
可以直接对幂数和指数分别取极限
不行 因为底数和幂数的极限都是零
那么 如何计算这个零的零次方型
幂指函数的极限
利用自然对数函数与指数函数
互为反函数的事实
对原来的幂指函数作恒等变形
此时
指数是一个零乘无穷型的极限
利用基本不等式
对指数作放缩
再作变量代换
令u=x²+y²
则当(x,y)→(0,0)时u→0+
利用一元函数的极限
可以计算出指数的极限为零
因而 原来幂指函数的二重极限为一
同学 仔细写出上面的计算过程
并指出每一步的理由
在平面上 除了直角坐标系之外
还有极坐标系
我们也可以利用极坐标系
帮助计算一些复杂函数的极限
还是上面的幂指函数为例
在对原来的幂指函数作恒等变形
指数变成一个零乘无穷型的极限问题之后
我们采用极坐标系
再利用放缩法
可以得到一个关于半径的上界函数
这是一个一元函数的极限问题
利用一元函数的极限和两边夹定理
可以计算出指数的极限为零
因而 原来幂指函数的极限为一
本讲 我们通过几个典型实例
展示如何利用二重极限的性质
计算二重极限
二重极限的唯一性
保证了计算二重极限方法的多样性
因此 在学习过程中
我们应该有意识地
作一题多解的练习和总结
重点是关注恒等变形
和不等式放缩等思想和方法
综合 灵活地运用多种性质和计算方法
当然 这里我们以二元函数的
二重极限为例进行学习的
对于多元函数
可以定义多重极限
探究多重极限的性质及其计算方法
有关二元函数的二重极限
我们暂且讲到这里
后面
我们将利用二重极限和多重极限等概念
探究二元函数
乃至多元函数的分析性质
例如 连续性 可微性和可积性等等
有关二元函数的连续性
请听下回分解
-第一节 空间直角坐标系
--平面初等几何
--平面解析几何
--空间直角坐标系
--空间图形与方程
-第一节 空间直角坐标系--作业
-第二节 空间向量及其运算
--向量及其几何表示
--向量的代数表示
--向量的数量积
--数量积的应用
--平面方程及其应用
--向量的向量积
--向量积的应用
-第二节 空间向量及其运算--作业
-第三节 空间解析几何
--空间曲面方程
-第三节 空间解析几何--作业
-第一节 多元函数
--平面点集及其分类
--多元函数
-第一节 多元函数--作业
-第二节 多元函数的极限
--二重极限的定义
--二重极限的性质
--二重极限的计算
-第二节 多元函数的极限--作业
-第三节 多元函数的连续性
--多元函数的连续性
-第三节 多元函数的连续性--作业
-第一节 偏导数与方向导数
-第一节 偏导数与方向导数--作业
-第二节 多元函数的一阶可微性
-第二节 多元函数的一阶可微性--作业
-第三节 一阶微分的应用
-第三节 一阶微分的应用--作业
-第四节 多元函数的高阶可微性
-第四节 多元函数的高阶可微性--作业
-多元微分学总结
--多元微分学总结
-第一节 直角坐标系下的二重积分
-第一节 直角坐标系下的二重积分--作业
-第二节 二重积分的计算
--二重积分的换元法
--二重积分计算举例
-第二节 二重积分的计算--作业
-第三节 二重积分的应用
-第三节 二重积分的应用--作业
-第四节 直角坐标系下的三重积分
--三重积分计算举例
-第四节 直角坐标系下的三重积分--作业
-第五节 其它坐标系下的三重积分
-第五节 其它坐标系下的三重积分--作业
-第六节 三重积分的计算与应用
--三重积分的换元法
--三重积分应用举例
-重积分总结
--重积分总结
-第一节 第一型曲线积分及其应用
--平面曲线弧长
-第一节 第一型曲线积分及其应用--作业
-第二节 第一型曲面积分及其应用
--曲面的面积
-第二节 第一型曲面积分及其应用--作业
-曲线曲面积分总结
--曲线曲面积分总结




