Повторные предельные значения. Для функции [latex] u=f(x_{1},x_{2},…,x_{n})[/latex] нескольких переменных можно определить понятие предельного значения по одной из переменных [latex] x=x_{k} [/latex]  при фиксированных значениях остальных переменных. В связи с этим возникает понятие повторного предельного значения. Уясним это понятие на примере функции [latex] u=f(x,y)[/latex] двух переменных x и у. Пусть функция  [latex] u=f(x,y)[/latex] задана в некоторой прямоугольной окрестности  [latex] \left | x-x_{0} \right |<d_{1} [/latex] ,  [latex] \left | y-y_{0} \right | <d_{2} [/latex] точки [latex] M_{0}(x_{0},y_{0})[/latex] , за исключением, быть может, самой точки [latex] M_{0} [/latex] . Пусть для каждого фиксированного y, удовлетворяющего условию [latex] 0<\left | y-y_{0} \right | <d_{2}[/latex] существует предельное значение функции [latex] u=f(x,y)[/latex] одной переменной [latex]x[/latex] в точке [latex] x=x_{0} [/latex]

[latex]\lim\limits_{x\rightarrow x_{0}} f(x,y)=\varphi (y) [/latex] 

и пусть, кроме того, существует предельное значение [latex]b[/latex] функции  [latex] \varphi [/latex](y) в точке [latex] y=y_{0} [/latex]:

[latex]\lim\limits_{y\rightarrow y_{0}}\varphi(y) =b[/latex]

В этом случае говорят, что существует повторное предельное значение [latex]b[/latex] для функции  [latex] u=f(x,y)[/latex] в точке  [latex] M_{0} [/latex], которое обозначается следующим образом:

[latex] \lim\limits_{y\rightarrow y_{0}}[/latex] [latex]\lim\limits_{x\rightarrow x_{0}} f(x,y) =b[/latex]

Теорема:

Пусть функция [latex] u=f(x,y)[/latex] определена в некоторой прямоугольной окрестности  [latex] \left | x-x_{0} \right |<d_{1} [/latex] ,  [latex] \left | y-y_{0} \right | <d_{2} [/latex] точки [latex] M_{0}(x_{0},y_{0})[/latex] и имеет в этой точке предельное значение [latex]b[/latex]. Пусть, кроме того, для любого фиксированного [latex]x[/latex], [latex] 0<\left | x-x_{0} \right | <d_{1}[/latex], существует предельное значение [latex] \psi =\lim\limits_{y\rightarrow y_{0}}f(x,y)[/latex] и для любого фиксированного y, [latex] 0<\left | y-y_{0} \right | <d_{2}[/latex], существует предельное значение  [latex]\phi (y)=\lim\limits_{x\rightarrow x_{0}} [/latex]. Тогда повторные предельные значения [latex] \lim\limits_{x\rightarrow x_{0}}[/latex] [latex]\lim\limits_{y\rightarrow y_{0}} [/latex] и [latex] \lim\limits_{y\rightarrow y_{0}}[/latex] [latex]\lim\limits_{x\rightarrow x_{0}} f(x,y)[/latex] существуют и равны [latex]b[/latex].

Пример решения:

Вычислить повторный предел функций [latex]f(x,y)=\frac{x-y+x^2+y^2}{x+y}[/latex]

Литература:

• В.А.Ильин, Э.Г. Позняк основы математического анализа — Москва, «Наука», 1967. (стр.459-462)
• Конспект лекций  З.М. Лысенко

Определение

Пусть задана функция нескольких переменных [latex]A\subset \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R} [/latex] и a —предельная точка множества [latex]A[/latex]. Если для любого числа [latex]M>0[/latex] существует такое число [latex]\delta [/latex], что при [latex]x\in A\cap U(a,\delta )[/latex] выполняется неравенство [latex]f(x)> M ( \left | f(x) \right | > M)[/latex], то говорят, что функция [latex]f(x)[/latex] стремится к + [latex]\infty[/latex] при, [latex]x\underset{A}{\rightarrow}a[/latex] и пишут:
[latex]\lim\limits_{x\to a}=+\infty[/latex] [latex](\lim\limits_{x\to a}=-\infty[/latex] или [latex]\lim\limits_{x\to a} =\infty )[/latex]
Во всех трех случаях функцию [latex]f(x)[/latex] называют бесконечно большой при [latex]x\underset{A}{\rightarrow}a[/latex].

Пример

Функция [latex]f(x, y) = \frac{1}{x^2+y^2}[/latex] является бесконечно большой при [latex](x, y) \rightarrow (0, 0)[/latex] Функция [latex]g(x, y) = \frac{x}{x^2+y^2}[/latex] стремится к [latex]\infty[/latex] при [latex](x, y)\underset{A}{\rightarrow} (0, 0)[/latex], если [latex]A[/latex] — сектор, заключенный между прямыми [latex]y = x[/latex] и [latex]y = {-x}[/latex] и расположенный в правой полуплоскости [latex]x > 0[/latex]. В самом деле, в этом секторе [latex]\left | y \right | < \left | x \right |[/latex] и поэтому:
[latex]\frac{x}{x^2+y^2}> \frac{x}{2x^2} = \frac{1}{2x}[/latex]
Функция [latex]g(x, y)[/latex] стремится к [latex]- \infty[/latex] при [latex](x, y)\underset{A}{\rightarrow} (0, 0)[/latex], если [latex]A[/latex] — сектор, заключенный между прямыми [latex]y = x[/latex] и [latex]y = {-x}[/latex] и расположенный в левой полуплоскости x < 0, поскольку в этом секторе [latex]\left | y \right | < \left | x \right |[/latex] и поэтому:
[latex]\frac{x}{x^2+y^2}< \frac{x}{2x^2} = \frac{1}{2x}[/latex]
Если [latex]A = {(x, y):x = 0, y \in R}[/latex]— ось ординат, то [latex]g(x, y) = 0[/latex] на [latex]A[/latex] и функция [latex]g(x, y)[/latex] является бесконечно малой при [latex](x, y)\underset{A}{\rightarrow} (0, 0)[/latex].

Литература:

• З.М. Лысенко Конспект лекций
• В.И. Коляда, А.А. Кореновский. Курс лекций по матанализу т.1(стр. 53-55).

Теорема 1

Пусть даны функции $f,g$ :$E \mapsto R^{m} $, $E \subset \mathbb{R}^n $. Если $ f, g$ непрерывны в точке $x_{0}$, то в этой точке непрерывны и функций $ f+g$ , $ f\cdot g$. Если $f,g$ — действительные функций и $ g(x)\neq 0$ на $E$, то $\Large \frac{f}{g}$ непрерывна в точке $ x_{0}.$

Доказательство:
Действительно, если $ x_{0}$ — изолированная точка в этой точке непрерывна каждая функция. Если же $ x_{0}$ — предельная точка множества  $ E$, то для доказательства этой теоремы достаточно применять соответствующую теорему о арифметических свойствах пределов функций.

Теорема 2 (формулировка)

Пусть $ f $ : $E \rightarrow \mathbb{R}^m$ и $ g $: $N \rightarrow {R}^k$,  $N \subset \mathbb{R}^m $, причем $f(E) \subset N$. Если  $f$ непрерывна в точке $x_{0}$ $\in E$ , в функция $g$ непрерывна в точке $y_{0}= f(x_{0})$ $\in N$, то композиция $h= (g \circ f)$ непрерывна в точке $x_{0} $.

Пример

Пусть $f(x)=$ $\left | x \right |$.
Тогда из неравенства:
$\left | f(x)-f(x_0) \right |=\left | \left | x \right |- \left | x_{0} \right |\right | \leq \left | x-x_{0} \right |$ сразу следует непрерывность функций $f$.

Непрерывная функция

Лимит времени: 0

Навигация (только номера заданий)

0 из 4 заданий окончено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

Информация

Тест на тему «непрерывные функции»

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается...

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Результаты

Правильных ответов: 0 из 4

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали 0 из 0 баллов (0)

Рубрики

1. Нет рубрики 0%
2. Математический анализ 0%

Ваш результат был записан в таблицу лидеров

Загрузка

Имя: E-Mail:

Капча:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

1. Задание 1 из 4

   1.

   Количество баллов: 1

   Выражение  $\lim\limits_{x \to 0}f(M)$ $=f(\lim\limits_{x \to 0}M)$ является условием :

   • Непрерывности функций нескольких переменных
   • Cуществования предельного значения функций (критерий Коши)
   • Равномерной непрерывности.
   Правильно
   

   Неправильно
   
2. Задание 2 из 4

   2.

   Количество баллов: 3

   Сопоставить варианты ответов.

   Элементы сортировки

   • точкой устранимого разрыва
   • точкой разрыва с конечным скачком
   • точка разрыва 2–го рода
   Правильно
   

   Неправильно
   
3. Задание 3 из 4

   3.

   Количество баллов: 1

   Точками разрыва функции нескольких переменных называется:

   • Точки, в которых функция нескольких переменных $$f: A\subset R^{n}\rightarrow R$$ определена и является непрерывной
   • Точки, в которых функция нескольких переменных$$f: A\subset R^{n}\rightarrow R$$ не определена и является непрерывной
   • Точки, в которых функция нескольких переменных $$f: A\subset R^{n}\rightarrow R$$ определена, но не является непрерывной
   Правильно
   

   Неправильно
   
4. Задание 4 из 4

   4.

   Количество баллов: 1

   
   
   
   Какая из функций не является непрерывной на множество всех допустимых действительных значений аргумента $x$?

   • Функция $f(x) = k$
   • Функция $f(x) = \sin 2x$
   • Функция $f(x) = \rm sgn(x)$
   Правильно
   

   Неправильно