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偏导数怎么看连续

来源:高考干货 / 时间: 2024-12-25

判断偏导数是否连续的方法如下:

使用定义求偏导数值

首先,使用偏导数的定义求出函数在特定点$(x_0, y_0)$处的偏导数值$c$。即:

$$

c = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + \Delta x, y_0) - f(x_0, y_0)}{\Delta x}

$$

$$

c = \lim_{\Delta y \to 0} \frac{f(x_0, y_0 + \Delta y) - f(x_0, y_0)}{\Delta y}

$$

求不在该点时的偏导数

使用偏导数的求导公式求出函数在点$(x_0, y_0)$附近但不等于$(x_0, y_0)$处的偏导数$f_x(x, y)$和$f_y(x, y)$。

求极限判断连续性

最后,求偏导数$f_x(x, y)$和$f_y(x, y)$在$(x, y)$趋于$(x_0, y_0)$时的极限,即:

$$

\lim_{(x, y) \to (x_0, y_0)} f_x(x, y)

$$

$$

\lim_{(x, y) \to (x_0, y_0)} f_y(x, y)

$$

如果这两个极限都存在且等于$c$,则偏导数在该点是连续的;否则,偏导数在该点不连续。

例子

假设有函数$f(x, y) = \begin{cases}

\frac{xy}{x^2 + y^2}, & \text{if } (x, y)

eq (0, 0) \\

0, & \text{if } (x, y) = (0, 0)

\end{cases}$

求偏导数值

在点$(0, 0)$处,

$$

f_x(0, 0) = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(\Delta x, 0) - f(0, 0)}{\Delta x} = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{0}{\Delta x} = 0

$$

$$

f_y(0, 0) = \lim_{\Delta y \to 0} \frac{f(0, \Delta y) - f(0, 0)}{\Delta y} = \lim_{\Delta y \to 0} \frac{0}{\Delta y} = 0

$$

求不在该点时的偏导数

对于$(x, y) \neq (0, 0)$,

$$

f_x(x, y) = \frac{y(x^2 + y^2) - xy \cdot 2x}{(x^2 + y^2)^2} = \frac{y^3}{(x^2 + y^2)^2}

$$

$$

f_y(x, y) = \frac{x(x^2 + y^2) - xy \cdot 2y}{(x^2 + y^2)^2} = \frac{x^3}{(x^2 + y^2)^2}

$$

求极限判断连续性

$$

\lim_{(x, y) \to (0, 0)} f_x(x, y) = \lim_{(x, y) \to (0, 0)} \frac{y^3}{(x^2 + y^2)^2} = 0

$$

$$

\lim_{(x, y) \to (0, 0)} f_y(x, y) = \lim_{(x, y) \to (0, 0)} \frac{x^3}{(x^2 + y^2)^2} = 0

$$

由于两个极限都存在且等于0,所以偏导数$f_x(x, y)$和$f_y(x, y)$在点$(0, 0)$处是连续的。

结论

通过上述步骤,可以判断一个多元函数在某一点处的偏导数是否连续。如果偏导数在该

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