Функции нескольких переменных. предел и непрерывность.

Определение 5. Пускай множество в , и каждой точке поставлено в соответствие единственное настоящее число . В этом случае говорят, что на множестве Х выяснена числовая функция n переменных либо функция нескольких переменных.

Правило, по которому устанавливается соответствие, обозначают некоей буквой, к примеру и пишут

либо , .

Вторыми словами функция n переменных имеется отображение множества на множество :

, где .

Множество Х есть областью определения функции , а именуют доводом либо свободной переменной. Функция именуется элементарной, если она задана посредством конечного числа арифметической операции и суперпозиций элементарных функций одной переменной.

Определение 6. Графиком функции именуют множество точек связанных соотношением .

Примеры. 1) Функция есть линейной функцией n переменных и называетсягиперплоскостью. Область определения её все точки, находящиеся в собствености .

2) Функция Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. именуется эллиптическим параболоидом. В случае, если a=b, то это параболоид вращения.Область определения ее множество (нарисовать график).

3) Для функции область определения получается из условия Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. . Откуда направляться, что выполнятся неравенства Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. ( . Так, областью определения являются концентрические кольца с центром в начале координат.

4) Функция n-переменных

Функции нескольких переменных. предел и непрерывность.

именуется квадратичной формой (квадратичная функция n переменных).

Пускай определяется на и имеется предельная точка множества Х.

Определение 7 (О.Л. Коши 1789-1857 фр.). Число именуется пределом функции в , в случае, если для любого хорошего возможно указать положительное число такое, что из исполнения условия Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. для любого направляться исполнение неравенства .

Это определение символически возможно записать следующим образом:

: .

Определение 8. (Г.Э.Гейне 1821-1881 нем.). Число именуется пределомв точке Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , в случае, если , сходящейся к направляться, что последовательность Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. сходится к .

Как и для функции одной переменной доказывается, что определения 7 и 8 равносильны. Предел функции многих переменных обозначается

Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. либо Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Пример. Отыскать Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Ответ. Докажем, что предел равен 0. Выберем , заберём , такое, что , удовлетворяющих условию и хороших от начала координат справедливо неравенство:

Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. . Функции нескольких переменных. предел и непрерывность.

Для пределов функций нескольких переменных честны следующие утверждения, подобные соответствующим теоремам для функций одной переменной.

• В случае, если имеет предел при , то он единственный.

•Критерий Коши. Чтобы имела конечный предел при Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. нужно и достаточно, дабы , такое что для из исполнения условий Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. и Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. следовало бы исполнение неравенства .

• Пускай и функции с неспециализированной областью определения и существуют пределы Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. и Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. . Тогда существуют пределы функций , и Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. и имеют место равенства: , Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , .

Определение 9. Число именуется пределом функциипри , в случае, если и записывается .

Определение 10. Пускай Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. и , при . В случае, если , то и именуются вечно малыми одного порядка при . В случае, если , то функции и именуются эквивалентными при . В случае, если , то функция именуется вечно малой более большого порядка по отношению к .

Определение 11. Число именуют пределом функции по множеству в точке, в случае, если , такое что для произвольного из исполнения условия направляться . Обозначение Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Это обобщение предела функции в точке, на тот случай, в то время, когда функция рассматривается не во всей окрестности точки , а на некоей ее части.

В случае, если имеется постоянная кривая Г, проходящая через точку , то Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. именуют пределом по кривой Г.

В частности, в случае, если Г – имеется прямая линия с направленным единичным вектором Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , то предел по Г именуют пределом по направлению вектора .

Для функции n-переменных при возможно разглядывать n, так именуемые, повторные пределы. В частности для функции двух переменных возможно разглядывать два повторных предела в точке :

Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. и Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

В случае, если оба повторных предела существуют, то они не обязательно равны между собой.

Пример. Отыскать предел функции Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. в точке .

Ответ. Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Теорема 3. В случае, если функция выяснена в , , за исключением возможно самой точки , существует предел Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. и существуют пределы Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , тогда существуют и повторные пределы Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. и Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , каковые равны между собой и равны : .

? По определению предела функции двух переменных имеем, что существует , такое что, в случае, если , другими словами . Из этого следует, что . Переходя к пределу в этих неравенствах при , возьмём, что при имеет место неравенство . Из этого следует, что Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Так, Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. . Подобно доказывается, что Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Пускай выяснена на .

Определение 12. Функция именуют постоянной в точке , в случае, если – предельная точка множества X; – выяснена в точке и Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

На языке « » последнее свидетельствует, что , такое, что Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Иначе говоря в случае, если , то тогда

Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Если не есть постоянной в точке , то она именуется разрывной в данной точке, а точку именуют точкой разрыва. Возможно доказать, что любая элементарная функция есть постоянной в каждой точке, в которой она выяснена.

Примеры.1) Изучить функцию Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. на непрерывность.

Ответ. Функция везде выяснена и постоянна, не считая точки . Ранее было продемонстрировано, что Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. . Тогда точка (0, 0) есть точкой устранимого разрыва, т.к. неизвестна, но предел существует и равен 0. В случае, если доопределить , то возьмём постоянную функцию.

2) Изучить функцию Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. на непрерывность.

Ответ. Функции и постоянны при всех как многочлены. По теореме о непрерывности суперпозиции постоянных функций вытекает, что и постоянны. Так как при любых значениях и , то постоянна.

Определение 13. Функция именуется постоянной намножестве , если она постоянна в каждой точке этого множества.

Как и для функций одной переменной честны следующие утверждения.

• В случае, если функции и выяснены на множестве и постоянны в точке , то в выяснены и постоянны функции , , .

• В случае, если выяснена и постоянна в Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , тогда существует окрестность точки , в которой выполняется условие . Это указывает, что функция ограничена в окрестности данной точки.

• В случае, если выяснена и постоянна в точке и Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , то существует такая окрестность данной точки, в которой сохраняет символ.

• В случае, если функции , , …, постоянны в точке Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , а функция постоянна в точке Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , где Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. , , то сложная функция постоянна в точке Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. .

Эти теоремы доказываются так же, как теоремы для функций одной переменной.Честна кроме этого теорема.

Теорема 4 (Коши о прохождении постоянной функции через любое промежуточное значение). Пускай постоянна на линейно-связанном множестве , причем и значения в точках , а такое, что . Тогда на любой постоянной кривой Г, соединяющей точки и , полностью принадлежащей Х существует такая точка , что .

? Пускай , , …, , – параметрические уравнения кривой , соединяющей точки и из множества и . Тогда на отрезке выяснена сложная функция одной переменной , где . Разумеется, значение данной функции на отрезке совпадают со значениями на . По теореме о постоянной сложной функции она постоянна, а, следовательно, по теореме о прохождении промежуточных значений для функции одной переменной : . Исходя из этого в точке , координаты которой , , …, будет справедливо равенство .

Определение 14. Функция именуется равномерно-постоянной на множестве , в случае, если для любого хорошего найдется такое положительное число , что для и из множества Х таких, что при выполняется неравенство .

Это же определение на языке записывается следующим образом

.

Имеют место утверждения, подобные теоремам для функции одной переменной.

• В случае, если функция выяснена и постоянна на ограниченном замкнутом множестве , то ограничена на этом множестве (первая теорема Вейерштрасса).

• В случае, если функция выяснена и постоянна на ограниченном замкнутом множестве , то достигает на правильных верхней и нижней граней, т.е. Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. Функции нескольких переменных. предел и непрерывность. (вторая теорема Вейерштрасса).

• В случае, если функция выяснена и постоянна на ограниченном замкнутом множестве , то равномерно постоянна на множестве (теорема Кантора).


Интересные записи:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: