论文二重极限计算方法

包头师范学院本科毕业论文题目：二重极限的计算方法学生姓名：王伟学院：数学科学学院专业：数学与应用数学班级：应数一班指导教师：李国明老师二〇一四年四月2摘要函数极限是高等数学中非常重要的内容。关于一元函数的极限及求法，各种高等数学教材中都有详细的例题和说明。二元函数极限是在一元函数极限的基础上发展起来的，二者之间既有联系又有区别。本文在二元函数定义基础上通过求对数，变量代换等方式总结了解决二重极限问题的几种方法，并给出相关例题及解题步骤，及二重极限不存在的几种证明方法。关键词：二重极限变量代换等不存在的证明二元函数连续性3AbstractThelimitfunctionisaveryimportantcontentsofadvancedmathematics.Thelimitofafunctionandmethod,allkindsofadvancedmathematicstextbooksaredetailedexamplesandexplanation.Thelimitfunctionoftwovariablesisthebasisforthedevelopmentinthelimitofonevariablefunctiononit,therearebothconnectionsanddifferencesinthetwoyuanonthebasisofthedefinitionofthelogarithmfunctionbetweenthetwo,variablesubstitution,summarizesseveralmethodstosolvetheproblemofdoublelimit,andgivessomeexamplesandsolvingsteps.Severalproofmethodanddoublelimitdoesnotexist.keywords:Doublelimitvariablesubstitution,etc.ThereisnoproofDualfunctionofcontinuityI目录序言………………………………………………………………………11二重极限的计算方法小结………………………………………21.1利用特殊路径猜得极限值再加以确定……………………21.2由累次极限猜想极限值再加以验证…………………………21.3采用对数法求极限……………………………………………31.4利用一元函数中重要的极限的推广求两个重要极限………31.5等价无穷小代换………………………………………………41.6利用无穷小量与有界函数的积仍为无穷小量………………41.7多元函数收敛判别方法………………………………………41.8变量代换将二重极限化为一元函数中的已知极限…………51.9极坐标代换法…………………………………………………61.10用多元函数收敛判别的方法…………………………………61.11利用连续性求极限………………………………………………61.12利用洛必达法则求极限…………………………………………71.13利用单调有界准则求极限………………………………………71.14利用导数的定义求极限…………………………………………71.15变量代换法………………………………………………………81.16复合函数求极限的方法…………………………………………81.17无穷大分除法(或叫抓大头的方法)…………………………81.18取倒数方法………………………………………………………9II1.19利用微分中值定理求极限限求极限……………………………91.20利用定积分的定义及性质求极限………………………………91.21利用麦克劳林展开式求极限…………………………………101.22利用级数收敛必要条件求极限………………………………101.23利用幂级数的和函数求极限…………………………………111.24利用matlab求二重极限………………………………………112、证明二重极限不存在的几种方法…………………………………11总结……………………………………………………………………14参考文献………………………………………………………………15致谢………………………………………………………………………163序言二元函数的极限是在一元函数极限的基础上发展起来的，二者之间既有联系又有区别。对一元函数而言，自变量的变化只有左右两种方式，而二元函数可以有无数种沿曲线趋于某店的方式，这是两者最大的区别。虽然二元函数的极限较为复杂，但若能在理解好概念，掌握解题方法和技巧就不难解决。对于二元函数的二重极限，重点是极限的存在性及其求解方法。二重极限实质上是包含任意方向的逼近过程，是一个较为复杂的极限，只要有两个方向的极限不相等，就能确定二重极限不存在，但要确定二重极限存在则需要判定沿任意方向的极限都存在且相等。由于二重极限较为复杂，判定极限的存在及其求解，往往因题而异，依据变量),(yx的不同变化趋势和函数),(yxf的不同类型，探索得出一些计算方法，采用恰当的求解方法后，对复杂的二重极限计算，就能简便，快捷地获得结果，本文将对二重极限的几种计算方法做一下小结。41、二重极限的计算方法小结1.1利用特殊路径猜得极限值再加以验证利用二元函数极限定义求极限：根据定义解题时只需找出来。例1、讨论223),(yxyxyxf，在点(0,0)的极限。解：令mxy01lim)1(limlim2202402230mmxmmxyxyxxmxyxmxyx应为此路径为特殊路径，故不能说明.0lim22300yxyxyx可以猜测值为0。下面再利用定义法证明：0，取2当22)0()0(0yx有2222yxx由于232232120xxyyxyxyx即有222321xyxyx故.0lim22300yxyxyx注意（1）的任意性（2）一般随而变化（3）若函数以A为极限，则对函数在的某去心邻域内有范围（A+，A-）。1.2由累次极限猜想极限值再加以验证先求出一个累次极限，该类此极限是否为二重极限在用定义验证5例2、设)0(1sin)(),(222222yxyxyxyxf。求),(lim00yxfyx解：0),(limlim00yxfyx可以猜测有极限值为0.事实上对任意的)0,0(),(yx有222222221sin)(0),(yxyxyxyxyxf，0取2，当x，y，)0,0(),(yx时，就有01sin)(2222yxyx，即有0),(lim00yxfyx1.3采用对数法求极限利用初等变形，特别是指数形式常常可以先求起对数的极限。或极限是等未定型，往往通过取对数的办法求得结果。例3、求xyyxxysin100)1(lim解：xyxyxyxyyxxyxyyxxyyxxyexyexy)1ln(lim)1ln(lim)1(limsin001sin100sin100因为1sinlim00xyxyyx而且1ln)1ln(lim100exyxyyx所以exyxyyxsin100)1(lim1.4利用一元函数中重要极限的推广求两个重要极限exxxxxx10)1(lim11lim1sinlim0xxx类似于一元函数，我们可以充分利用所熟知的结论。通过构造变形我们能够化不熟悉为熟悉，进而利用已有的结论而求之例4、求（1）)(120)1(limyxxyxx（2）xxyayxsinlim0解：（1）因为exxx10)1(lim，211lim20yxyx所以211120)(120)1(lim)1(limexxyxxyxyxxyx6（2）由于0,sinsinyyxyxyxxy,又因为)0,(1sinsinlim00xtxyttlinxyxytayx所以aylinttlinxxyaytayxsinsinlim001.5等价无穷小代换利用一元函数中已有的结论对式子进行必要的代换以达到简化的目的，进而求出所要求的极限例5、求yxyxyx)sin(lim3300解：因为,0,0yx故有033yx所以)sin(33yx等价于33yx故原式为0)(limlim)sin(lim220033003300yxyxyxyxyxyxyxyxyx注无穷小替代求极限时要理解替换过程的本质，不可随意替换。利用等价无穷小替代求极限其实质就是在极限运算中同时乘一个或是除一个等价无穷小，也就是我们通常所说的“乘除时可以替换，加减时不可随意替换”1.6利用无穷小量与有界函数的积仍为无穷小量充分利用无穷小的性质，与一元函数类似，在求极限过程中，以零为极限的量称为无穷小量，有关无穷小量的运算性质也可以推广到多元函数中。例6、求2222,32323limyxyxyx解：因为32323lim2323lim222,32222,3xyxyxyxyxyxyx而21232322yxyx为有界变量又03lim2,3xyx故有原式=01.7多元函数收敛判别方法当一个二重极限不易直接求出时，可以考虑通过放缩法使二元函数夹在两个已知极限的函数之间，且两端的极限值相等，则原函数的极限值存在且等于它们7的公共值。例7、求2200limxyxyyx解：由2220xyxyxyxyyx而00,0xyxy，故可知2200lim0xyxyyx1.8变量代换将二重极限化为一元函数中的已知极限有时为了将所求的极限化简，转化为已知的极限，可以根据极限式子的特点，适当引入新变量，以替换原有的变量，使原来较复杂的极限过程转化为更简化的极限过程。1、讨论当0,0yx，二元函数),(yxf的极限，利用变量代换把二重极限化为一元函数中已知的极限转化，相应有0t从而求得结果。例8、求22220,0)1ln(limyxyxyx解；令,22yx则当0,0yx时0，于是1)1ln(lim)1ln(lim022220,0yxyxyx2、讨论当常数0,aayx时，二元函数),(yxf的极限，作变量代换，相应有t，利用已知一元函数的极限公式。例9、求yxxayxxy211lim其中0a解:因为xyyyxxyxxxyxy)(11112当ayx,时，令xy=t,相应有t则etxyttxyayx11lim11lim所以axyyyxxayxyxxayxeexyxy1)11ln()(lim11lim23、讨论yx,时二元函数),(yxf的极限8例10、求)(22,)(limyxyxeyx解：因为)()(2)(22)(222)()()(yxyxyxyxexyeyxeyxeyx当yx,时，令x+y=t,相应有t则0lim)(lim2)(2,ttyxyxeteyx0limlim22lim,,,yyxxyxyxyxeyexeyex所以0)(lim)(22,yxyxeyx1.9极坐标代换法讨论当0,0,yx时，二元函数),(yxf的极限，必要时可以用极坐标变换sin,cosryrx，即将求),(yxf当极限问题变换为