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偏导数存在函数不连续的图形

来源:学生作业帮 编辑:神马作文网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/11/13 19:28:19
偏导数存在函数不连续的图形
偏导数存在函数不连续的图形
把二元函数想像成平面上的函数,则连续需要在各个方向(横的,竖的,斜的)直线上都连续;而对x的偏导数存在只说明函数限制到每条横的直线(y=a)上后作为x的一元函数可导,对y的偏导数存在只说明函数限制到每条竖的直线(x=a)上后作为y的一元函数可导.
最简单的例子:定义二元函数在左半平面取0,右半平面取1,则它在每条竖的直线上都可导(因为是常数),而在横的直线上不连续(左0右1),所以它对y的偏导数存在但不连续;类似地,定义二元函数在下半平面取0,上半平面取1,则它对x的偏导数存在但不连续.
即使二元函数对x和y的偏导数都存在,只说明它在所有横的和竖的直线上可导,理论上仍有可能在某条斜的直线上不连续.这种函数没有上面那么容易想,但确实是存在的,一般微积分书上会给出标准的例子:f(x,y)在坐标原点取0,其它地方=xy/(x^2+y^2).
推广一下,一般的多元函数可以想像成高维空间上的函数,连续需要在各个方向的平面上都连续,而偏导数存在只说明在所有和坐标平面平行的平面上可导--后者推不出前者.一元函数不会有这种问题,因为直线上只有一种方向.
其中的例子:f(x,y)在坐标原点取0,其它地方=xy/(x^2+y^2).这个函数在原点附近,沿横坐标方向和纵坐标方向都连续可导,所以偏导数存在;但沿斜的直线y=x方向就不连续:原点处取值为0,而其它点处取值=x^2/(x^2+x^2)=1/2