第二章.极限概念 函数的连续性
对于函数的概念，我们总是能够从日常直观出发，就能很好地加以理解，
因为毕竟因果关系的观念在我们的意识当中是非常深根蒂固的。那么要真正严格地理解极限的观念，就不是那么自然的了。
对于极限的观念，最为关键的问题是，如何定量地加以描述，并把这种
描述作为一般的判别标准。
这个问题实际上困扰了人们几百年，一直到19世纪才加以解决的。
数列的极限描述（数列存在极限判别定理，定义法、柯西法、子数列法、夹逼法、单调有界法）
设存在一个数列，也就是一个数值的集合，这个集合的元素可以一个一
个的数出来，同时每一个元素都可以加上唯一的标志，而自然数是最为适宜作这件工作的。比如说，把一个数列写成这样的样子：,....,,321a a a ，或者简单地记成{}a n 。
观察这个数列取值变化， 有的数列变化具有下面的变化规律：
对于数列,....,,321a a a ，假设存在一个确定的常数a ，现在我们考虑变量a a n -（显然这是一个反映数列数值变化的，随着n 而发生变化的变量。），如果我们任意找到一个数ε，无论它的数值有多么大或者多么小，我们总是能够在这个数列当中找到一个元素a N ，使得在这个a N 元素后面的所有的数列元素，都使得相应的变量a a n -的值小于ε，
换一句话来说，对于任意的ε，总是存在一个N ，当n>N 时， 总是有ε<-a a n 成立
这时我们就把a 称为数列,...,,321a a a 的极限。并且称数列
,....,,321a a a 收敛于极限a 。我们使用记号a a n n =∞→lim 来表示该数列极限。
否则我们就说数列{}a n 是发散的。
这就是一个数列收敛于一个极限或者说存在一个极限的定义。
在这个定义里面，最为关键的地方，也是初学者最为困难的地方有两个：1。数值ε是任意的。就是说只要存在一个ε的数值不满足定义的条件，就不能说数列收敛于极限a。
这里初学者感到非常困难的地方是，我们是不是一定要对所有可能的ε都进行检验，才能得到最后的判断呢？不是的,在实际问题中，由于我们的
目的是希望知道变量
a
a n-是否越来越小，一般只要取ε大于0，并且足
够小（我们在有关极限的定义当中，总是先假设了这点，），当然这样不能减少我们对ε的任意取值进行验证的任务，但是我们所处理的数列，总是按照某种特定的规律来变化，一般从这个数列的变化规律本身就可以找到由ε决
定的N的值，使得
a
a n-
小于ε，或者是找到反例。从而实现对所有可能
的ε们进行判断.
不过，我们的课程在这个方面的要求并不是过高的，因此我们只是需要考虑一些比较简单的例子，而我们的精力应该集中在对于极限思想的理解。
2.满足条件的n必须取遍所有大于N的自然数。
初学者往往会觉得这是不可能的，实际上，我们并不需要对所有大于N 的n值进行检验，同样由于数列的变化是具有规律的，从数列本身的规律，我们一般总是能够通过有限的步骤，来得到所需要的判断。
那么数列的规律是什么呢？一般说来，一个数列的元素总是一个由变量n决定的函数，这里变量n取遍自然数，就生成了数列的全部项。这个函数
的表达式称为通项a n的通项公式。
不过通项公式有时候并非完全只是n的函数，有时由变量n和第n项之前的项所决定，这时，通项公式表现为一个递推公式，这种情况的处理比较复杂，我们不过多的涉及。
利用极限的定义和应用不等式（绝对值不等式.）对一个数列进行检验是否存在极限，实际上是预先假设知道了这个极限是多少，所谓的检验只不过是证明这个数列的极限是否是这个给出的极限值。
答疑解难。
1．数列的极限的定义当中，ε与N的取值是一一对应的吗？
[答]：不是。
初学者对于极限的定义的叙述往往理解不够深入，并且常常产生歧义，这个问题就是最为典型的。
尽管在根据定义进行具体的极限分析时，常常是由ε推出N的表达式，但这并不是意味着这两个变量之间具有一定的函数关系，这两个变量之间确实是具有一定的关系，但决不是函数的关系，而是一种两个区间的相互影响与决定的关系，实际上，我们给出一个ε的意思，实际上是给出了一个区间，同样由此而得到的N，也是一个区间的概念，而不是两个数值变量的关系，因此N的求法是很多形式的，实际问题当中，我们只是选择了最为方便的形式而已。
那么在不知道预先极限值时，有没有方法验证数列是否有极限，这就是
相当重要的柯西收敛原理：
我们说数列{}a n 收敛，它的充要条件是：对于任意的ε>0，总是存在
正整数N ，使得对于任意的自然数p 和n>0，有
ε<-+a a n p n 成立。
可以看到，在这里对数列所进行的检验与极限的定义当中对数列所进行
的检验是存在一点差异的，就是在这里对数列进行检验，我们并不需要知道这个数列的极限a 究竟是多少，而通过检验，我们也只是知道这个极限是否存在极限，但求不出极限是多少。
而在极限的定义当中，要对一个数列进行检验，实际上是预先假设知道
了这个极限是多少，所谓的检验只不过是证明这个数列的极限是否是这个给出的极限值。
柯西原理是更为方便的验证是否有极限方法
其他判别极限存在定理
（1）数列{}a n 以a 为极限的另一个说法，或者说一个充要条件是：对
于数列{}a n 的任意一个子数列{}a n i 都以a 为极限。
我们只要能够在一个数列里，构造出一个发散的子数列，或者是构造出
两个具有不同收敛极限的子数列，就可以说明这个数列是发散的。
（2）如果数列{}a n 的子数列{}12a k +和{}2a k 都收敛于同一个极限，那
么数列{}a n 也收敛于这个极限。
显然这个定理比性质（1）所需要的条件更弱，但结论是一样的，这是
因为我们选取了特定的子数列。
（3）如果两个不同数列具有相同的极限：c b a n n n n ==∞→∞→lim lim ，而另外
一个数列{}c n 满足条件：存在一个确定的自然数N ，当n>N 时，总是有
b c a n n n ≤≤
成立，那么数列{}c n 收敛，并且极限为c 。
这个性质被称为夹逼定理，常常用来求某个合适的数列的极限，前提是
已知另外两个数列的极限，并且这三个数列具有定理所要求的关系。
（4）如果我们把数列看成是以自然数为自变量的函数，那么就可以相
应地定义这个函数的有界性和单调性，这两个概念是相当直观的，并且显然可以知道一个收敛数列必然是有界的，因为按照极限(收敛)的定义，满足
ε>-a a n 的项总是有限的，因此总能够得到一个确定的函数的界。
反过来，则还必须加上一个条件(单调)：
单调而且有界的数列必定存在极限。
这是一个相当重要的极限存在定理，因为往往判定一个数列的单调性和
有界性是比较容易的。
数列存在极限判别方法中，定义法、子数列法、夹逼法、需要
知晓极限然后去验证。单调有界法、柯西法不需要知晓极限就可以验证
极限四则运算的理解
如果一个数列是由两个收敛数列通过四则运算得到的，那么这个数列的
收敛性质就由这两个数列决定，
这就是数列极限的四则运算性质：
a ．如果数列an 极限存在（收敛），那么a k a k n n lim lim =其中k 为实
数；
b ．如果数列an 、bn 极限存在（收敛），那么
b a b a n n n n lim lim )lim(+=+；
而数列的减法则没有一般的运算规则
c ．如果数列an 、bn 极限存在（收敛），那么b a b a n n n n lim lim )lim(?=?；
d ．如果数列an 、bn 极限存在（收敛），其中0lim ≠b n ，那么
b a b a n n n n lim lim lim =，。
函数的极限
数列可以看成是对于一种最为简单的函数，唯一的差别，就是函数自变
量以及函数值往往是连续的，而数列的变量和数列的值是离散的。数列的这种离散取值形式对于数列的极限是无关紧要的。所以我们可以仿照数列的极限的定义，说明一个连续取值函数的极限的定义。
一个函数变化过程当中极限有两种？一种类似于数列的极限过程，函数
自变量趋近任意大时的函数值极限过程，另一种是自变量趋近某一个特定值时函数值极限过程。
为了说明自变量与某个特定值的距离任意小这种变化的特定形式，我们
定义一个概念，就是邻域的概念：
对于确定的一个实数x ，我们定义它的一个邻域，是一个开区间
),,(εε+-x x 这个开区间的特别之处在于ε可以看成是一个变量，并且一般是可以取任意小的变量，所以这个开区间的大小是可以任意地小。邻域这个概念在下面函数的极限定义当中具有关键的作用，希望同学们认真加以体会。
首先假设函数f （x ）在点x 0的邻域),(δδ+-x x 有定义，而在x 0点
不一定有定义。如果存在一个确定的点A ，而我们如果取点A 的任意一个邻域),(εε+-A A ，都可以找到相应的点x 0的邻域),,(δδ+-x x 只要自变量x 属于邻域),(δδ+-x x 里，对于函数y=f （x ）来说，就有因变量y 属于邻域),(εε+-A A ，这样我们就可以说当函数自变量x 趋向于点x 0时，
函数以A 为极限，记成 A
x f x x =→)(lim 0。
我们也可以不使用邻域是概念，直接使用实数之间距离的概念，类似于
数列极限的形式来说明函数的极限：
对于函数y=f （x ），假设存在两个确定的常数x 0和A ，现在我们分别考虑变量x x 0-（这个变量反映了函数自变量和一个确定的点之间的距离）和A x f -)(（显然这是一个反映函数数值变化的，随着x 而发生变化的距离变量。），如果我们任意找到一个数ε，无论它的数值有多么大或者多么小，我们总是能够找到一个相应的数δ，当变量x x 0-满足
δ
<
-
x 时，使得相应的变量 A x f- ) ( 的数值小于ε， 换一句话来说，就是对于任意的ε，总是存在一个δ，当 δ < - x 时，总是有 ε < -A x f) ( 成立，这时我们就把A称为函数f（x）在x趋向于x0时的极限。我们使用 记号 a a n n = ∞ → lim 来表示这点极限。否则我们就说函数f（x）在x趋向于x0 时是发散的。 由于函数变化的连续性，使得函数的极限的概念比数列的极限的概念要显得复杂，因此我们还可以通过图形的方式来加强理解。 如下图所示，我们可以分别观察在X轴和Y轴上的取值情况。 可以看到，在x的取值向x0接近的过程中，函数y=f（x）表现出了这么一种现象，就是在Y轴上存在一点A，无论我们取多么小的A的一个邻域，我们都总能至少找到x0的一个邻域，使得在这个邻域的所有函数值都处于我们取定了的A的那个邻域，这就说明了函数在x趋向x0时，存在一个极限A。 假如在x0的这个邻域存在一点，使得函数值超出了A的那个邻域，比如函数的图形如图中虚线所示，突出一个峰B点，那么我们还可以在继续向x0接近的过程中，找到更小的邻域使函数值在A邻域。 另外在图中，我们也可以看到，极限的存在并不要求函数在x0是有定义的，只要函数能够无限地接近这点就可以了。 从图形当中我们可以体会到，函数在某点存在极限，反映的是函数在这点附近的局部性质，函数在这点是否具有这个极限性质，是分析函数在这点的行为的一个强大工具。后面的学习当中，我们能够进一步体会到，判断一个函数在某点处是否具有极限，是表示函数在这点行为的重要特征。 函数的单侧极限，左右极限，函数的分段点处的极限。 在前面的图形说明当中，我们可以看到，函数自变量的取值趋向某个特定的点，还可以取特定的方向，比方说只从左边或者只从右边接近特定的点，这就自然地得到了单侧极限的概念。 根据自变量趋向某点的方向的左右，可以把单侧极限分成两种，即左极限与右极限。顾名思义，左极限就是在X轴上，自变量总是从左边趋向特定的点，右极限就是在X轴上，自变量总是从右边趋向特定的点，引入这个概念，首先在理论上具有重要的作用，这体现在如下的定理当中：一个函数在自变量趋向某点时具有极限A，这件事的另一个说法，或者说它的一个充要条件就是函数在这点的左右极限都存在，并且都是A。 这个定理可以应用于对很多函数在特定点的极限性质的判断，当然一般是应用于否定性的判断，即通过计算出函数在这个特定点的左右极限，由于它们不相等，从而得到函数在这点不存在极限的结论。 这个定理还具有另外一个方面的实际应用价值，就是用于分析分段函数。我们知道分段函数在分段点处的性质是分段函数最为关键的地方，而对于分段函数在分段点处的极限性质，就只有通过分别地考虑函数在分段点处的左右极限来得到。 1．函数的极限的定义当中，ε与δ是取值是一一对应的吗？ [答]：不对。 这里的原因与数列的情形是类似的。这两个变量同样是意味着两个区域，而并不是两个数值变量的关系。因此在作具体问题时，可以灵活地选择最为方便的途径来求出它们的对应关系。 2．函数的极限的定义当中，不等式 δ < - x 里面大于0是必要的吗？ [答]：是。 初学者往往忽略了这点，因为在数列的极限的定义当中不存在这个问题。 这里的意思其实就是取x0的去心邻域。因为函数可以对某点取极限，而同时函数不一定需要在该点有定义，这种情况在实际问题当中是有必要考 虑的，因此为了照顾到这种情况，就在定义当中加入了这点要求，而同时不会损害极限的定义本身。 3．求极限的主要方法有哪些？ [答]：在求极限之前，要注意观察，通过观察来判断需要应用什么样的途径与方法，而不是盲目尝试，一般的方法有如下的几种，其中有些方法是基于后面的知识，我们也列出，以供参考： （1）对于函数在连续点的极限，直接代入即可； （2）运用消去零因子的方法； （3）通过一定的变形，利用两个重要的极限； （4）在某些特殊情况下，需要通过左右极限来判断函数在某点的极限；（5）运用等价无穷小或者无穷大的性质； （6）运用单调有界性质； （7）运用夹逼准则； （8）通过变量代换； （9）对于未定式，必要的话可以考虑运用罗必塔法则； （10）对于数列，可以先尝试计算出有限和，再取其极限； （11）运用级数收敛的必要条件； （12）通过运用定积分的定义来得到； （13）应用导数的定义； （14）运用微分中值定理。 无穷小量，无穷大量，无穷小量的阶。 在微积分的历史上，一种具有重要意义的极限过程，即无穷小量充当了很关键的角色。而在理论的角度来看，这种极限过程也是非常有用的。 所谓无穷小量就是这样一种函数的极限过程，即当函数自变量趋向于某个特定的值时，函数值本身趋向于0，直观地说，也就是函数值要多小就有多小。更清楚地说明这点，就是： 对于任意的ε，总是存在一个δ，使得当 δ x < - 时，总是有 ε f (x ) < 成立。 这里的f（x）在x趋向于x0时，就是无穷小量。 正如一个函数的极限和这个函数在这点的取值不能混为一谈一样，无穷小量和0不能混为一谈。无穷小量是一种极限过程，可以理解为是“运动物体”，而任何一个确定的数值，总是一个“静止物体”。一个无穷小量可以无限地接近而总是不能取值为0，因为极限过程毕竟表达的是一个函数值的变化过程。 把无穷小量看成是以0为极限值的函数，则同样可以对它进行四则运算，我们可以得到如下定理： （1）有限个无穷小量的和仍然是无穷小量。 （2）有界函数与无穷小量的乘积是无穷小量。 （3）常数和无穷小量的乘积是无穷小量。 （4）有限个无穷小量的乘积是无穷小量。 既然以0为极限的函数具有特定的研究价值，那么反过来，比方说无穷小量的倒数，是趋向于无穷大的，也是具有一点价值的研究对象。这就是所谓无穷大量。 一、多元函数、极限与连续 ㈠二元函数 1 ．二元函数的定义：设 D 是平面上的一个点集，如果对于每个点 P （x，y）∈ D ，变量按照 一定法则总有确定的值与它对应，则称是变量 x 、y 的二元函数（或点 P 的函数），记为 （或），点集 D 为该函数的定义域， x 、y 为自 变量，为因变量，数集为该函数值域。由此也可定义三元函数以及三元以上的函数。二元函数的图形通常是 一张曲面。例如是球心在原点，半径为 1 的上半球面。 ㈡二元函数的极限 ⒈设函数 f（x,y）在开区域（或闭区域） D 内有定义， 是 D 的内点或边界点，如果对于任意给定的正数，总存在正 数，使得对于适合不等式的一切点 ，都有成立，则称常数 A 为函数f（x,y）当 时的极限，记作或, 这里 。为了区别一元函数的极限，我们把二元函数的极限叫做二重极限。 ⒉注意：二重极限存在是指沿任意路径趋于，函数 都无限接近 A 。因此，如果沿某一特殊路径，例如沿着一 条定直线或定曲线趋于时，即使函数无限接近于某一确定值，我们也不能由此判定函数的极限存在。 ㈢多元函数的连续性 1 ．定义：设函数 f（x，y）在开区间（或闭区间） D 内有定 义，是 D 的内点或边界点且。如果 ，则称函数 f（x，y）在点连续。如果函数 f（x，y）在开区间（或闭区间） D 内的每一点连续，那么就称函数 f（x，y）在 D 内连续，或者称 f（x，y）是 D 内的连续函数。 2 ．性质 ⑴一切多元初等函数在其定义域内是连续的； ⑵在有界闭区域 D 上的多元连续函数，在 D 上一定有最大值和最小值； ⑶在有界闭区域 D 上的多元连续函数，如果在 D 上取两个不同的函数值，则它在 D 上取得介于这两 对函数极限相关性质的理解及应用 定西师范高等专科学校 数学系 数学教育专业 09级3班 程艳君 摘 要：函数极限的概念和存在条件是我们理解函数极限和判断函数极限是否存在的主要依据，函数的极限在数学分析中占有十分重要的地位，因此，较为复杂函数极限的计算也是我们学者应该掌握的。本文浅略地介绍了函数极限的概念和存在条件，函数极限的性质以及两个重要极限在计算比较复杂的函数极限中的应用。 关键词：函数极限；重要极限；四则运算；迫敛法。 引 言： 函数极限是数学分析的重要概念，它贯彻于整个数学分析中，函数极限理论是研究函数连续、导数、积分、级数等的基本工具，而一些较为复杂的函数极限计算又在解决实际问题中是必不可少的。本文最主要介绍函数极限的概念和函数极限存在的条件，还有两个重要函数极限、迫敛法和四则运算法在解较复杂函数极限中的应用。 1 . 函数的极限和极限存在的条件 1.1 函数的极限 1.1.1 x 趋于∞+时函数的极限 设函数f 定义在 ),[∞a 上，类似于数列的情形，我们研究当自变量x 趋于∞+时，对应的函数值能否无限的接近于某个正数A 。例如，对于函数x x f 1)(=，从图像上可见，当x 无限的增大时，函数值无限的接近于0；而对于函数 x crc x g tan )(=，则当x 趋于∞+时函数值无限的接近于2 π。我们称这两个函数当x 趋于∞+时有极限。一般地，当x 趋于∞+ 时函数的极限饿精确定义如下： 设f 为定义在),[∞a 上的函数，A 为定数。若对任给的0>ε，存在正数M(a ≥)，使得当M x >时有ε<-a x f )(，则称函数f 当x 趋于∞+时以A 为极限，记作 班级：_______________ 学号：______________ 姓名：________________ 第十三章 多元函数的极限与连续性 §1. 平面点集 1.判别下列平面点集哪些是开集、闭集、有界集和区域，并分别指出它们的聚点： (1)(){}2 ,|E x y y x =<； (2)(){}2 2,|1E x y x y =+≠；(3)(){},|0E x y xy =≠； (4)(){},|0E x y xy ==；(5)(){},|02,222E x y y y x y =≤≤≤≤+；(6)()1,|sin ,0E x y y x x ?? ==>???? ； (7)(){}2 2,|10,01E x y x y y x =+==≤≤或； (8)(){},|,E x y x y =均为整数. 2．证明：平面点列{}n P 收敛的充要条件是：任给正数ε，存在正整数 N ，使得当n N >时，对一切正整数p ，都有(,)n n p P P ρε+<. （其中(,)n n p P P ρ+表,n n p P P +之间的距离） §2. 多元函数的极限和连续性 1.求下列极限（包括非正常极限）： (1) 2200lim x y x y x y →→++； (2) ()332200 sin lim x y x y x y →→++； (3) 2200 x y →→； (4) ()22 00 1 lim sin x y x y x y →→++； (5) ()2 2 2 2 lim ln x y x y x y →→+； (6) 00lim cos sin x y x y e e x y →→+-； (7) 3 2 2 4200 lim x y x y x y →→+； (8) ()02 sin lim x y xy x →→； (9) 10 ln y x y x e →→+ (10) 12 1 lim 2x y x y →→-； (11) 4400 1 lim x y xy x y →→++； (12) 2222001lim x y x y x y →→+++； 函数极限的定义 林芳 20101101903 数学科学学院 2010级（1）班 指导教师 韩刚 摘要 极限是数分中的重要内容，用定义证明极限类型题都要用到它。本文就给出二十四个函数极限的定义。 关键词 极限 1函数在一点的极限的定义 1.1函数在0x 点的极限的定义 设函数f(x)在0x 点的附近（但可能除掉点本身）有定义，又设A 是一个定数。如果对任意给定的ε>0，一定存在δ>0，使得当0<0x x -<δ时，总有A x f -)(<ε，我们就称A 是函数在点0x 的极限，记为 A x f x x =→0 )(lim , 或者记为 f(x)→A(x 0x →). 这时也称函数f(x)在0x 点极限存在，其极限值是A. 1.2函数在点0x 右侧的极限的定义 设函数f(x)在（0x ，η+0x ）内有定义，η是一个确定的正数，又设A 是一个定数。如果对任意给定的ε>0,总存在δ>0，当0 我们就称A 是函数f(x)在点x 0的右极限，记为 0)(lim +→x x x f =A 或f(x 0+0)=A 或 f(x)→A (x 0x →+0) 这时也称函数f(x)在点0x 右极限存在。 1.3函数在0x 点左侧的极限的定义 设函数f(x)在（00,x x η-）内有定义，η是一个确定的正数，又设A 是一个定数。如果对任意给定的ε>0,总存在δ>0，当0<δ<-x x 0时，有A x f -)(<ε,我们就称A 是函数f(x)在点的左极限，记为 0)(lim -→x x x f =A 或 f(00-x )=A 或 f(x))0(0-→→x x A 这时也称函数f(x)在0x 点左极限存在. 2函数在无限远处的极限 2.1函数在无限远处极限的定义 若对任意给定的ε>0，存在X>0，当X x >时，总有ε<-A x f )(，我们说A 是f(x)在无限远处的极限，或者说A 是当x 的极限时)(x f ∞→,记为 ) ()()()(lim ∞→→=∞=∞→x A x f A f A x f x 或 这时也称函数f(x)在无限远处极限存在 2.2函数在正无限远处的极限的定义 引言 在数学分析中，极限的概念占有主要的低位并以各种形式出现而贯穿全部内容,同时极限概念与方法是近代微积分的基础. 因此掌握好极限的求解方法是学习数学分析和微积分的关键一环.本文主要对一元函数极限定义和它的求解方法进行了归纳总结,并在具体求解方法中就其中要注意的细节和技巧做了说明, 以便于我们了解函数的各种极限以及对各种极限进行计算.求函数极限的方法较多,但每种方法都有其局限性, 都不是万能的, 对某个具体求极限的问题,我们应该选择合适的方法. 一、函数极限概念 定义1[]1 设f 为定义在[)+∞,a 上的函数，A 为定数.若对任给的ε>0，存在 正数M （a ≥），使得当M x >时有 ()f x A ε-<， 则称函数f 当x 趋于+∞时以A 为极限，记作 lim ()x f x A →+∞ = 或()().f x A x →→+∞ 定义2[]1 （函数极限的ε-δ定义）设函数f 在点 0x 的某个空心邻域0 U （0x ；'δ）内有定义，A 为定数。若对任给的ε>0，存在正数δ（<'δ），使得当0<0x x δ-<时有 ()f x A ε-<， 则称函数f 当x 趋于0x 时以A 为极限，记作 lim ()x f x A →∞ =或0()()f x A x x →→. 定理1[]1 设函数f 在0'0(,)U x δ+（或00(;')U x δ-）内有定义，A 为实数。若 对任给的0ε>，存在正数'()δδ<，使得当00x x x δ<<+（或00x x x δ-<<）时有 ()f x A ε-<， 则称数A 为函数f 当x 趋于0x +（或0x -）时的右（左）极限，记作 第十五章 多元函数的极限与连续性 §1 平面点集 1．设(){} ,n n n P x y =是平面点列，()000,P x y =是平面上的点. 证明0lim n n P P →∞=的充要条件是0lim n n x x →∞=，且0lim n n y y →∞ =. 2． 设平面点列{}n P 收敛，证明{}n P 有界. 3． 判别下列平面点集哪些是开集、闭集、有界集和区域，并分别指出它们的聚点： (1)(){}2,|E x y y x = <； (2)(){}22,|1E x y x y = +≠； (3)(){},|0E x y xy = ≠； (4)(){},|0E x y xy = =； (5)(){},|02,222E x y y y x y =≤≤≤≤+； (6)()1,|sin ,0E x y y x x ? ?==>????； (7)(){}22,|10,01E x y x y y x = +==≤≤或； (8)(){},|,E x y x y =均为整数. 4．设F 是闭集，G 是开集，证明\F G 是闭集，\G F 是开集. 5．证明开集的余集是闭集. 6．设E 是平面点集. 证明0P 是E 的聚点的充要条件是E 中存在点列{}n P ，满足 ()01,2,n P P n ≠= 且0lim n n P P →∞ =. 7．用平面上的有限覆盖定理证明致密性定理. 8．用致密性定理证明柯西收敛原理. 9．设E 是平面点集，如果集合E 的任一覆盖都有有限子覆盖，则称E 是紧集. 证明紧集是有界闭集. 10．设E 是平面上的有界闭集，()d E 是E 的直径，即 ()()',''sup ',''P P E d E r P P ∈=. 多元函数的极限与连续习题 1. 用极限定义证明:14)23(lim 1 2=+→→y x y x 。 2. 讨论下列函数在（0,0）处的两个累次极限，并讨论在该点处的二重极限的存在性。 （1）y x y x y x f +-=),(； (2) y x y x y x f 1s i n 1s i n )(),(+=； (3) y x y x y x f ++=23 3),(； (4) x y y x f 1 s i n ),(=。 3. 求极限 （1）2 20 ) (lim 22 y x x y x y +→→； （2）1 1lim 2 2 220 0-+++→→y x y x y x ； （3）2 20 01 sin )(lim y x y x y x ++→→； （4）22220 0) sin(lim y x y x y x ++→→。 4. 试证明函数?? ???=≠+=0 0)1ln(),(x y x x xy y x f 在其定义域上是连续的。 1. 用极限定义证明:14)23(lim 2 1 2=+→→y x y x 。 因为1,2→→y x ，不妨设0|1|,0|2|<-<-y x ， 有54|2||42||2|<+-≤+-=+x x x ， |22123||1423|2 2 -+-=-+y x y x |1|2|2|15|1|2|2||2|3-+-<-++-≤y x y x x |]1||2[|15-+- 二元函数的极限 二元极限存在常用夹逼准则证明 例1 14)23(lim 2 12=+→→y x y x 例2 函数?? ???+=01sin 1sin ),(，x y y x y x f .00=≠xy xy ，在原点（0,0）的极限是0. 二元极限不存在常取路径 例3 证明：函数）），（，，00)(()y (442≠+=y x y x y x x f 在原点（0，0)不存在极限. 与一元函数极限类似，二元函数极限也有局部有限性、极限保序性、四则运算、柯西收敛准则等. 证明方法与一元函数极限证法相同，从略. 上述二元函数极限)(lim 0 0y x f y y x x ，→→是两个自变量x 与y 分别独立以任意方式无限趋近于0x 与0y .这是个二重极限. 二元函数还有一种极限： 累次极限 定义 若当a x →时（y 看做常数），函数)(y x f ，存在极限，设当b y →时，)(y ?也存在极限，设 B y x f y a x b y b y ==→→→)(lim lim )(lim ，?， 则称B 是函数)(y x f ，在点)(b a P ，的累次极限.同样，可定义另一个不同次序的累次极限，即 C y x f b y a x =→→)(lim lim ，. 那么二重极限与累次极限之间有什么关系呢？一般来说，它们之间没有蕴含关系. 例如： 1)两个累次极限都存在，且相等，但是二重极限可能不存在. 如上述例3. 2)二重极限存在，但是两个累次极限可能都不存在. 如上述的例2. 多重极限与累次极限之间的关系 定理 若函数)(y x f ，在点），000(y x P 的二重极限与累次极限（首先0→y ，其次0→x ）都存在，则 )(lim lim (lim 0 000y x f y x f y y x x y y x x ，），→→→→=. 二元函数的连续性 定理 若二元函数)(P f 与()P g 在点0P 连续，则函数)()(P g P f ±，)()(P g P f ，) ()(P g P f （0)(0≠P g ）都在点0P 连续 数学分析 第16章多元函数的极限与连续计划课时： 1 0 时 第16章 多元函数的极限与连续 ( 1 0 时 ) § 1 平面点集与多元函数 一. 平面点集: 平面点集的表示: ),(|),{(y x y x E =满足的条件}. 余集c E . 1. 常见平面点集: ⑴ 全平面和半平面 : }0|),{(≥x y x , }0|),{(>x y x , }|),{(a x y x >, }|),{(b ax y y x +≥等. ⑵ 矩形域: ],[],[d c b a ?, 1||||),{(≤+y x y x }. ⑶ 圆域: 开圆 , 闭圆 , 圆环，圆的一部分. 极坐标表示, 特别是 }cos 2|),{(θθa r r ≤和}sin 2|),{(θθa r r ≤. ⑷ 角域: }|),{(βθαθ≤≤r . ⑸ 简单域: -X 型域和-Y 型域. 2. 邻域: 圆邻域和方邻域，圆邻域内有方邻域，方邻域内有圆邻域. 空心邻域和实心邻域 , 空心方邻域与集 }||0 , ||0|),{(00δδ<-<<- 极限与连续 一、数列的极限定义： 1、给定数列{}，如果当n 无限增大时，其通项无限趋过于某个常数A ，则称数列{}以A 为极限，记作： =A 或者 (n ) 2、当数列{}以实数A 为极限时，称数列{}收敛于A ，否则称数列{}发散。 二、数列极限的性质： 1)极限的惟一性：若数列收敛，则其极限惟一，若 =a ，则 =a 2)有界性：收敛数列必有界. （数列有界是数列收敛的必要非充分条件） 3）数列的极限：如数列：ΛΛ,1 2,,432,322,212++n n 则它的极限为3 即：3121 lim 2lim )12(lim =+=++=++∞→∞→∞→n n n n n n n 三、几个需要记忆的常用数列的极限 01lim =∞→n n 11lim =+∞→n n n 0lim =∞→n n q )1( ?极限运算法则： 设limf(x)=A,limg(x)=B,则 1)lim[f(x)]=A B 2)lim[f(x)g(x)]=AB 3)当B时，lim= 4)lim[cf(x)]=climf(x) (c为常数) 5）lim[f(x)= [limf(x)(k为常数) ?小结 ．．：．当,时，有= ?复合函数运算法则：= ?数列的夹逼准则：设有3个数列{}{}{},满足条件： 1）（n=1,2,…）； 2）==a，则数列{}收敛，且=a ?函数夹逼准则：设函数f(x),g(x),h(x)在点的某去心邻域内有定义，且满足条件： 1）g(x)f(x)h(x); 2)=A,. 则极限存在且等于A. ?单调有界准则：单调有界数列必有极限.即单调增加有上界的数列必有极限；即单调减少有下界的数列必有极限. ?两个重要的极限： ?重要极限Ⅰ：=1 §2.3 二元函数的极限与连续 定义设二元函数在点的某邻域内有意义, 若存在 常数A,,当（即）时，都有 则称A是函数当点趋于点时的极限,记作 或 或或。必须注意这个极限值与点趋于点的方式无关,即不论P 以什么方 向和路径（也可是跳跃式地，忽上忽下地）趋向。只要P与充分接近, 就能 使与A 接近到预先任意指定的程度。注意：点P趋于点点方式可有无穷多 种,比一元函数仅有左,右两个单侧极限要复杂的多（图8-7）。 图8-7 同样我们可用归结原则,若发现点P按两个特殊的路径趋于点时,极限 存在,但不相等, 则可以判定在该点极限不存在。这是判断多元函数极限不 存在的重要方法之一。 一元函数极限中除了单调有界定理外,其余的有关性质和结论, 在二 元函数极 限理论中都适用，在这里就不一一赘述了。 例如若有, 其中 求多元函数的极限, 一般都是转化为一元函数的极限来求, 或利用夹逼定理 来计算。例4 求。解由于 而,根据夹逼定理知 ,所以 例5求（a≠0)。解。例6求。解由于且 ,所以根据夹逼定理知 . 例7 研究函数在点处极限是否存在。解当x2+y2≠0时，我们研究函数，沿x→0,y=kx→0这一方式趋于 （0，0）的极限，有,。很显然，对于不同的k值，可得到不同的极 限值,所以极限不存在,但 。注意：的区别, 前面两个求极限方式的 本质是两次求一元函数的极限, 我们称为累次极限, 而最后一个是求二元函数的 极限,我们称为求二重极限。 例8 设函数。它关于原点的两个累次极限都不存在,因 为对任何,当时,的第二项不存在极限；同理对任何 时,的第 一项也不存在极限,但是, 由于, 因此 由例7知, 两次累次极限存在, 但二重极限不存在。由例8可知,二重极限存 在,但二个累次极限不存在。我们有下面的结果: 定理1若累次极限和二重极限 都存在,则 三者相等（证明略）。推论若存在但 对函数极限概念的理解 函数极限概念，不易理解。由于极限概念具有高度的抽象性，因此，令人很难快速正确理解和掌握极限数学语言的真正内涵，以致于学完了极限，极限的意识还很薄弱。因此，要抓住理解的关键，我们体会，宜抓住以下三点： （一）将“任意近处”的描绘性语言，转化为可进行量化比较的准确表达 考察数集X={x},若在点的任意近处包含有X中异于的x的值，则点称为这数集的聚点。 为着要更准确地表达这定义，我们引入点的邻域的概念：以点为中心的开区间（）称为点的邻域。下边我们将聚点做可进行量化比较的准确表达：若在点的任一邻域内包含X中异于的x的值，则X的聚点。关于“任一邻域”， 算不算“任一邻域”？不算。只能说它是“任一邻域”之一部分而不是全部； 算不算“任一邻域”？不算。只能说它是“任一邻域”之一部分而不是全部； 算不算“任一邻域”？不算。只能说它是“任一邻域”之一部分而不是全部；……,点的邻域可以无穷小。因此，“任一邻域”是一个无穷集。 对聚点本身来说，可以属于X，或不属于X。也就是说在X上可以有定义或无定义。在X上无定义时，它的邻域也存在，叫做空心领域。 （二）注意函数f(x)在x接近于时的性态。 设在区域X内给定函数f(x)，且X的聚点。这函数f(x)在x接近于是值得注意的。相对于自变量x,通过法则f,得到f(x)，若出现了f(x)无限趋近于数A的性态，或者叫做f(x)与数A的差距无限小的性态，则可类似于的邻域，把ε看作A的邻域，而把这种性态更准确地表达为：f(x)- AⅠ<ε(ε是任一大于零的数)。这个表达就具备了可 进行量化比较性。 （三）与ε的关系 从x与f(x)的关系看，前者为因，后者为果。但是从的邻域与A的邻域ε的关系看， 则是前者依赖后者，总是要先给定任一ε>0，而后求那个能保证ε成立的。即的几何空间受ε的几何空间的约束。既然f(x)无限趋近于数A的性态，可更准确地表达为：f(x)- A Ⅰ<ε(ε是任一大于零的数)，那么，使f(x)- AⅠ<ε(ε是任一大于零的数)成立的应是什么样呢？也就是如何依赖f(x)- AⅠ<ε求呢？具体过程如下： 函数极限的定义与基本性质 本章主要阐述函数的定义与基本性质，其中，最为重要的函数的极限的模型来自于对自由落体运动，由平均速度， h gt h t g 2 221)(21-+（1） 求解瞬时速度，也就是说要考察上述函数（1）中h （注意，t 是固定的），当h 无限变小时，它的变化趋势，也就是看它是否无限接近于一个数。 首先看到，这个函数在0=h 是没有定义的，但至少在包含0的一个开区间（0点除外）有定义，h 不等于0的时候，有 gh gt h gt h t g 2 121)(2122+=-+ 当{}h 很小的时候，左边的函数值与右边的函数值的差也很小，而且当h 无限接近于0的时候，左边的函数值也无限接近于gt 。 接下来，把“接近”、“无限”等语言精确化，便得到我们所要的函数极限概念的定义： 1.1定义： 设)(x f 在0x 点附近（除0x 点以外）有定义，A 是一定数，若对任意给定的0>ε，存在0>δ，当δ<-<00x x 的时候，有 ε<-A x f )(， 则称A 是函数)(x f 当x 趋于0x 的时候的极限，记为 A x f x x =→)(lim 0 或者记为： A x f →)( （0x x →） 1.2 定理： 若 B x g x x A x f x x =→=→)(lim ,)(lim 00，则 （1） B A x g x f x x ±=±→))()((lim 0 （2） B A x g x f x x ?=?→))()((lim 0 （3）B A x g x f x x =→)()(lim 0 1.3 推论： 若 A x f x x =→)(lim 0，c 为常数，则 []cA x cf x x =→)(lim 0 1.4 局部有界性定理： 若 A x f x x =→)(lim 0 ，则存在0>δ，使得)(x f 在 ),(),(0000δδ+?-x x x x 上有界。 1.5 局部保号性定理： A x f x x =→)(lim 0 >0, 则存在0>δ,当δ<-<00x x 的时候， 有： 02)(>> A x f 1.6定理： 若 0)(lim 0=→x f x x ，且存在0>δ，)(x g 在),(),(0000δδ+?-x x x x 上有界，则 0)()(lim 0 =→x g x f x x §5.1 多元函数的概念、极限与连续性 一、多元函数的概念 1. 二元函数的定义及其几何意义 设D 是平面上的一个点集，如果对每个点()p x y D ∈，，按照某一对应规则f ，变量z 都有一个值与之对应，则称z 是变量x y ，的二元函数，记以()z f x y =，，D 称为定义域。 二元函数()z f x y =，的图形为空间一块曲面，它在xy 平面上的投影区域就是定义域D 。 例如 22: 1z D x y =+≤二元函数的图形为以原点为球心，半径为1 的上半球面，其定义域D 就是xy 平面上以原点为圆心， 半径为1的闭圆。 2. 三元函数与n 元函数。 ()()u f x y z x y z =∈ΩΩ，，，，，，为空间一个点 集则称()u f x y z =，，为三元函数 ()12n u f x x x =，，，，称为n 元函数。 它们的几何意义不再讨论，在偏导数和全微分中会用到三元函数。条件极值中，可能会遇到超过三个自变量的多元函数。 【例1】 求函数arcsin 3 x z = 解 要求13 x ≤，即33x -≤≤； 又要求0xy ≥即00x y ≥≥，或00x y ≤≤， 综合上述要求得定义域300x y -≤≤??≤?或030 x y ≤≤??≥? 【例2】 求函数()2ln 21z y x =-+的定义域。 解 要求2240x y --≥和2210y x -+> 即 2222212x y y x ?+≤??+>?? 函数定义域D 在圆2222x y +≤的内部 （包括边界）和抛物线212y x +=的左侧（不包括抛物线上的点） 【例3】 设()22 f x y x y x y y +-=+，，求()f x y ，。 解 设x y u x y v +=-=，解出()()1122 x u v y u v = +=-， 代入所给函数化简 ()()()()221184 f u v u v u v u v +-+-，＝ 故 ()()()()221184f x y x y x y x y +-+-，＝ 【例4】 设()22 35f x y xy x xy y ++++，＝，求()f x y ，。 解 ()22223525x xy y x xy y xy +++=++++ ()25x y xy =+++ ∴ ()25f x y x y =++， 二、 二元函数的极限 设()f x y ，在点()00x y ，的去心邻域内有定义；如果对任意0ε>，存在0δ>，只要 0δ<，就有()f x y A ε-<， 则记以()00lim x x y y f x y A →→=，或()() ()00lim x y x y f x y A →=，，， 称当()x y ，趋于()00x y ，时，()f x y ，的极限存在，极限值为A ，否则，称为极限不存在. 第5讲 多元函数及其极限与连续 本节主要内容： 第一节 多元函数的基本概念 1 领域 2 平面区域的概念 3 聚点与孤立点 4 n 维空间的概念 5 多元函数的概念 6 二元函数的极限 7 多元函数的连续性 8 二元初等函数 9 闭区域上连续函数的性质 讲解提纲： 第八章 多元函数微分法及其应用 第一节 多元函数的基本概念 在第一至第六章中，我们讨论的函数都只有一个自变量，这种函数称为一元函数. 但在许多实际应用问题中，我们往往要考虑多个变量之间的关系，反映到数学上，就是要考虑一个变量（因变量）与另外多个变量（自变量）的相互依赖关系. 由此引入了多元函数以及多元函数的微积分问题. 本章将在一元函数微积分学的基础上，进一步讨论多元函数的微积分学. 讨论中将以二元函数为主要对象，这不仅因为有关的概念和方法大都有比较直观的解释，便于理解，而且这些概念和方法大都能自然推广到二元以上的多元函数. 一、平面点集,邻域,点集E 的内点、外点、边界点、聚点、开集、闭集、连通集、区域、 闭区域、有界集、无界集等概念. 点集},|||{),(00δδ<=PP P P U 称为点0P 的邻域. 平面区域的概念：连通 的开集称为区域或开区域；开区域连同它的边界一起所构成的点集称为闭区域. 如果对于任意给定的0>δ，点P 的去心邻域),(0 δP U 内总有E 中的点，则称P 为E 的聚点；如果存在),(0δP U ，使得φδ=E P U ),(0 ，则称P 为E 的孤立点.. 二、n 维空间中的线性运算,距离, n 维空间的概念. n 元有序数组),,,(21n x x x 的全体称为n 维空间 三、多元函数的概念 设非空点集,n R D ?映射R D f →:称为定义在D 上的n 元函数，记作 ;),(),,,(21D P P f u x x x f u n ∈==或 称点集D 为函数的定义域，数集 }),(|{D P P f u u ∈=为函数的值域. 四、二元函数的极限 设二元函数),()(y x f P f =的定义域为D ，),(000y x P 为D 的聚点. 如果存 极 限 的 概 念 教学目的：理解数列和函数极限的概念； 教学重点：会判断一些简单数列和函数的极限； 教学难点：数列和函数极限的理解 教学过程： 一、实例引入： 例：战国时代哲学家庄周所著的《庄子·天下篇》引用过一句话：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”也就是说一根长为一尺的木棒，每天截去一半，这样的过程可以无限制地进行下去。（1）求第n 天剩余的木棒长度n a (尺)，并分析变化趋势；（2）求前n 天截下的木棒的总长度n b (尺)，并分析变化趋势。 观察以上两个数列都具有这样的特点：当项数n 无限增大时，数列的项n a 无限趋近于某个常数A （即A a n -无限趋近于0）。n a 无限趋近于常数A ，意指“n a 可以任意地靠近A ，希望它有多近就有多近，只要n 充分大，就能达到我们所希望的那么近。”即“动点n a 到A 的距离A a n -可以任意小。 二、新课讲授 1、数列极限的定义： 一般地，如果当项数n 无限增大时，无穷数列}{n a 的项n a 无限趋近于．．．．． 某个常数A （即A a n -无限趋近于0） ，那么就说数列}{n a 的极限是A ，记作 A a n n =∞ →lim 注：①上式读作“当n 趋向于无穷大时，n a 的极限等于A ”。“n →∞”表示“n 趋向于无穷大”，即n 无限增大的意思。A a n n =∞ →lim 有时也记作当n →∞时，n a →A ②引例中的两个数列的极限可分别表示为_____________________，____________________ ③思考：是否所有的无穷数列都有极限？ 例1：判断下列数列是否有极限，若有，写出极限；若没有，说明理由 （1）1， 21，31，…，n 1，… ；（2）21，32，43，…，1 +n n ，…； 一、函数、极限、连续重要概念公式定理 （一）数列极限的定义与收敛数列的性质 数列极限的定义：给定数列{}n x ,如果存在常数A ,对任给0ε>,存在正整数N ,使当n N >时,恒有 n x A ε-<,则称A 是数列{}n x 的当n 趋于无穷时的极限,或称数列{}n x 收敛于A ,记为lim n n x A →∞ =.若 {}n x 的极限不存在,则称数列{}n x 发散. 收敛数列的性质： (1)唯一性：若数列{}n x 收敛,即lim n n x A →∞ =,则极限是唯一的． (2)有界性：若lim n n x A →∞ =,则数列{}n x 有界,即存在0M >,使得对n ?均有n x M ≤. (3)局部保号性：设lim n n x A →∞ =,且()00A A ><或,则存在正整数N ,当n N >时,有()00n n x x ><或. (4)若数列收敛于A ,则它的任何子列也收敛于极限A . （二）函数极限的定义 （三）函数极限存在判别法 (了解记忆) 1．海涅定理：()0 lim x x f x A →=?对任意一串0n x x →()0,1,2, n x x n ≠=,都有 ()lim n n f x A →∞ =． 2.充要条件：(1)()()0 lim ()lim lim x x x x x x f x A f x f x A +- →→→=?==; (2)lim ()lim ()lim ()x x x f x A f x f x A →∞ →+∞ →-∞ =?==. 3.柯西准则：()0 lim x x f x A →=?对任意给定的0ε>,存在0δ>,当 100x x δ<-<,200x x δ<-<时,有()()12f x f x ε-<. 4.夹逼准则：若存在0δ>,当00x x δ<-<时,有)()()x f x x ?φ≤≤（,且0 lim ()lim (), x x x x x x A ?φ→→==则0 lim ()x x f x A →=. 5.单调有界准则：若对于任意两个充分大的1212,,x x x x <,有()()12f x f x <(或()()12f x f x >),且存在常数M ,使()f x M <(或()f x M >),则()lim x f x →+∞ 存在. （四）无穷小量的比较 (重点记忆) 1.无穷小量阶的定义,设lim ()0,lim ()0x x αβ==. (1)若() lim 0() x x αβ=,则称()x α是比)x β（高阶的无穷小量. (2)() lim ,())() x x x x ααββ=∞若则是比（低阶的无穷小量. (3)() lim (0),())() x c c x x x ααββ=≠若则称与（是同阶无穷小量. (4)() lim 1,())() x x x x ααββ=若则称与（是等价的无穷小量,记为()()x x αβ~. (5)() lim (0),0,())() k x c c k x x k x ααββ=≠>若则称是（的阶无穷小量 2.常用的等价无穷小量 (命题重点,历年必考) 当0x →时, sin arcsin tan ~,arctan ln(1)e 1x x x x x x x ????? ?? ? +?-?? () 21 1cos ~2(1)1~x x x x ααα-+-是实常数 （五）重要定理 (必记容,理解掌握) 定理1 0 00lim ()()()x x f x A f x f x A -+→=?==. 定理2 0 lim ()()(),lim ()0x x x x f x A f x A a x a x →→=?=+=其中. 定理3 (保号定理)：0 lim (),0(0),0x x f x A A A δ→=>设又或则一个,当 000(,),()0(()0)x x x x x f x f x δδ∈-+≠><且时，或. 定理4 单调有界准则：单调增加有上界数列必有极限;单调减少有下界数列必有极限. 定理5 (夹逼定理)：设在0x 的领域,恒有)()()x f x x ?φ≤≤（,且 lim ()lim (),x x x x x x A ?φ→→==则0 lim ()x x f x A →=． 二元函数的极限及其连续性 在一元函数中，我们曾学习过当自变量趋向于有限值时函数的极限。对于二元函数z=f(x,y)我们同样可以学习当自变量x与y趋向于有限值ξ与η时，函数z的变化状态。 在平面xOy上，(x,y)趋向(ξ,η)的方式可以时多种多样的，因此二元函数的情况要比一元函数复杂得多。如果当点(x,y)以任意方式趋向点(ξ,η)时，f(x,y)总是趋向于一个确定的常数A， 那末就称A是二元函数f(x,y)当(x,y)→(ξ,η)时的极限。 这种极限通常称为二重极限。 下面我们用ε-δ语言给出二重极限的严格定义： 二重极限的定义 如果定义于(ξ,η)的某一去心邻域的一个二元函数f(x,y)跟一个确定的常数A有如下关系：对于任意给定的正数ε，无论怎样小，相应的必有另一个正数δ，凡是满足 的一切(x,y)都使不等式 成立， 那末常数A称为函数f(x,y)当(x,y)→(ξ,η)时的二重极限。 正像一元函数的极限一样，二重极限也有类似的运算法则： 二重极限的运算法则 如果当（x,y)→(ξ,η)时，f(x,y)→A，g(x,y)→B. 那末(1)：f(x,y)±g(x,y)→A±B； (2)：f(x,y).g(x,y)→A.B； (3)：f(x,y)/g(x,y)→A/B；其中B≠0 像一元函数一样，我们可以利用二重极限来给出二元函数连续的定义： 二元函数的连续性 如果当点(x,y)趋向点(x0,y0)时，函数f(x,y)的二重极限等于f(x,y)在点(x0,y0)处 的函数值f(x0,y0)，那末称函数f(x,y)在点(x0,y0)处连续.如果f(x,y)在区域D的每一点都连续，那末称它在区域D连续。 如果函数z=f(x,y)在(x0,y0)不满足连续的定义，那末我们就称(x0,y0)是f(x,y)的一个间断点。 关于二元函数间断的问题 二元函数间断点的产生与一元函数的情形类似，但是二元函数间断的情况要比一元函数复杂，它除了有间断点，还有间断线。 二元连续函数的和，差，积，商(分母不为零）和复合函数仍是连续函数。 例题：求下面函数的间断线 解答：x=0与y=0都是函数的间断线。 第十六章 多元函数的极限与连续 总练习题 1、设E ?R 2是有界闭集，d(E)为E 的直径. 证明：存在P 1,P 2∈E ， 使得ρ(P 1,P 2)=d(E). 证：由d(E)=E Q ,P sup ∈ρ(P ,Q)知，对εn =n 1, ? P n ,Q n ∈E ，使d(E)<ρ(P n ,Q n )+n 1. {P n },{Q n }均为有界闭集E 中的点列，从而有收敛子列{Pn k },{Qn k }， 记Pn k →P 1, Qn k →P 2，k →∞. ∵ρ(Pn k ,Qn k )≤d(E)<ρ(Pn k ,Qn k )+k n 1 ， 令k →∞得ρ(P 1,P 2)≤d(E)≤ρ(P 1,P 2)，即d(E)=ρ(P 1,P 2). 又∵E 为闭集，∴P 1,P 2∈E ，得证! 2、设f(x,y)= x y 1 ,r=22y x +,k>1，D 1={(x,y)|k x ≤y ≤kx}, D 2={(x,y)|x>0,y>0}. 分别讨论i=1,2时极限i D )y ,x (r lim ∈+∞ →f(x,y)是否存在，为什么？ 解：1 D )y ,x (r lim ∈+∞→f(x,y)存在；2 D )y ,x (r lim ∈+∞ →f(x,y)不存在. 理由如下： (1)当(x,y)∈D 1时，k k 12 +|x|≤r=22y x +≤2k 1+|x|， ∴由r →+∞可得x →∞，又|f(x,y)|=|x y 1|≤2x k →0, x →∞， ∴1 D )y ,x (r lim ∈+∞→f(x,y)=1 D )y ,x (x lim ∈∞ →f(x,y)=0存在. (2)对y=x k , 当x>0时，y>0，∴(x,x k )∈D 2，且 当x →∞时，r=22y x +=22x k x + →+∞，但f(x,y)=x y 1=k 1， 课时授课计划 课次序号：03 一、课题：§1.3 函数的极限 二、课型：新授课 三、目的要求：1.理解自变量各种变化趋势下函数极限的概念； 2.了解函数极限的性质． 四、教学重点：自变量各种变化趋势下函数极限的概念． 教学难点：函数极限的精确定义的理解与运用． 五、教学方法及手段：启发式教学，传统教学与多媒体教学相结合． 六、参考资料：1.《高等数学释疑解难》，工科数学课程教学指导委员会编， 高等教育出版社； 2.《高等数学教与学参考》，张宏志主编，西北工业大学出版社． 七、作业：习题1–3 1（2），2（3），3，6 八、授课记录： 九、授课效果分析： 第三节 函数的极限 复习 1.数列极限的定义：lim 0,N,N n n n x a n x a εε→∞ =??>?>-<当时， ； 2.收敛数列的性质：唯一性、有界性、保号性、收敛数列与其子列的关系． 在此基础上，今天我们学习应用上更为广泛的函数的极限． 与数列极限不同的是，对 于函数极限来说，其自变量的变化趋势要复杂的多． 一、x →∞时函数的极限 对一般函数y =f （x ）而言，自变量无限增大时，函数值无限地接近一个常数的情形与数列极限类似，所不同的是，自变量的变化可以是连续的． 定义1 若?ε＞0，?X ＞0，当x ＞X 时，相应的函数值f （x ）∈U （A ，ε）（即|f (x )-A |<ε），则称x →+∞时，f （x ）以A 为极限，记为lim x →+∞ f （x ）=A ． 若?ε＞0，?X ＞0，当x ＜-X 时，相应的函数值f （x ）∈U （A ，ε）（即|f (x )-A |<ε），则称x →-∞时，f （x ）以A 为极限，记为lim x →-∞ f （x ）=A ． 例1 证明lim x =0． 证 0 -?ε＞00-＜εε， 即x ＞ 2 1 ε．因此，?ε＞0，可取X = 2 1 ε，则当x ＞X 0-＜ε，故由定义1得 lim x =0． 例2 证明lim 100x x →-∞ =． 证 ?ε＞0，要使100x -=10x ＜ε，只要x ＜l gε．因此可取X =｜l gε｜+1，当x ＜-X 时， 即有｜10x -0｜＜ε，故由定义1得lim x →+∞ 10x =0． 定义2 若?ε＞0，?X ＞0，当｜x ｜＞X 时，相应的函数值f （x ）∈U （A ，ε）（即|f (x )-A |<ε），则称x →∞时，f （x ）以A 为极限，记为lim x →∞ f （x ）=A ． 为方便起见，有时也用下列记号来表示上述极限： f （x ）→A （x →+∞）；f （x ）→A （x →-∞）；f （x ）→A （x →∞）．一、多元函数、极限与连续解读
对函数极限相关性质的理解及应用1111
第十三章 多元函数的极限与连续性习题(学生用)
函数极限的定义的多种表达
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第十五章多元函数的极限与连续性§1平面点集
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