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二元函数的连续 可偏导 可微 偏导数连续究竟意味着啥?

时间:2023-07-16 03:43:28

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二元函数的连续 可偏导 可微 偏导数连续究竟意味着啥?

注:多元函数的偏导数在一点连续是指, 偏导数在该点的某个邻域内存在,于是偏导数在这个邻域内有定义,而且这个偏导函数在该点连续。理解这一点,才能理解后面的充分条件。

下面的这一步推导用到了这个条件:

为什么函数

在原点可导不可微?

先看一下函数图形,能看出什么特征:

确实比较怪诞,首先由于两个主曲率面和曲面截线弯曲方向不同,此曲面的高斯曲率一定是负的,类似于马鞍面,所以在原点处一定不可展。

而证明中极限

不存在的,我们也看一下它的图形:

极限不存在是显然的,因为沿着不同的y=kx接近原点,和z轴的交点是不同的。

基于以上两点,推导出了,此函数可导但是不可微,因为再原点不存在高阶无穷小。

为什么可导加上导函数连续,函数就变成可微的呢?首先我们看上面的函数确实是可导的,但是不可微一定是不满足导函数连续的条件.

计算一下:

看一下它们的图形:

可以看到此函数的特征,确实在原点不连续的,有跳跃。

对于一元函数来说,一元函数可导,在其可导区间内对应的导函数也连续,前提和结论互为充要条件,所以对于一个一元函数直观上可以看出来可不可导,以及导函数是不是连续。比如,出现尖峰就是一元函数不可导的直接证据,因为尖峰左右两边的导数不一样。导函数出现了间断点,不连续。

但是对于二元函数来说,不可导的特征似乎不那么明显,上面就是一个例子,因为在原点处并没有出现尖峰。结果导函数仍然不连续。看连尖峰这个条件变得不那么必要,但是尖峰条件是否仍然是充分的呢?我们再来看一个函数,它的图形是一个椭圆,我们查看一下椭圆的尖峰处的可导性。

可以看到,不像一元函数的情况,尖峰不是必要的,但是却是充分的,圆锥的顶部存在尖峰,求导后不连续,尖峰仍然可以说明,此函数在剑锋点不存在偏导数。

另一方面,在一点处可以求偏导,是二元函数可微的必要条件,这里在尖峰处不存在骗导,直接证明圆锥函数在尖峰处不可微.

结束!

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