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浅谈函数的连续、可导、可微的关系

浅谈函数的连续、可导、可微的关系

杨美香 陈向阳

【摘 要】函数的连续、可导、可微的关系是高等数学中微分学的重难点,准确把握三者的关系是学好微分学的关键,本文就函数的连续、可导、可微的关系进行归纳整理,有利于更准确地理解函数的连续、可导、可微的关系。

【关键词】函数;连续;可导;可微

0 引言

函数的连续、可导、可微的关系是高等数学中微分学的重难点,准确把握三者的关系是学好微分学的关键,而这正是学生在学习过程中难以理解易于混淆的重要知识点,本文具体就函数的连续、可导、可微的关系进行归纳整理,对准确有效的理解连续、可导、可微的关系起到重要的作用,让高等数学的学习者对此理解得更透彻。

1 一元函数的连续、可导、可微的关系

1.1 可导必连续,连续不一定可导

定理1 若函数y=f(x)在點x处可导,则函数y=f(x)在该点处必连续;反之,不成立。

证明:因=f'(x),由函数极限与无穷小的关系得=f'(x)+α,其中α=0于是Δy=[f'(x)·Δx+α·Δx]=0,因此,函数y=f(x)在该点处必连续。

但反之,连续未必可导。

例如函数f(x)=|x|在点x=0处连续,但极限==不存在,即函数f(x)=|x|在点x=0不可导。

1.2 可导必可微,可微必可导,即可导与可微等价

定理2若函数y=f(x)在点x处可导,则函数y=f(x)在该点处必可微;反之也成立。

证明:由于函数y=f(x)在点x处可导,有=f'(x),由函数极限与无穷小的关系得=f'(x)+α,其中α=0,于是Δy=f'(x)·Δx+α·Δx,=α=0,即α·Δx=o(Δx),由可微的定义知,函数在点x处可微。

反之,若函数y=f(x)在点处可微,即Δy=A·Δx+o(Δx),得==A,即函数在点x处可导。即一元函数中可导与可微等价。

3 二元函数及二元以上函数的连续、可导(偏导数存在)、可微的关系

3.1 可导(偏导数存在)未必连续,连续未必可导(偏导数存在)

例1函数f(x,y)=x+y≠0 0 x+y=0在点(0,0)处对x,y的偏导数都存在,但在该点函数不连续。

解:fx(0,0)==0=0 f(0,0)=

但f(x,y)==,即极限f(x,y)不存在

因此,函数在点(0,0)处不连续,即多元函数中偏导数存在,但函数不连续。

例2函数f(x,y)=在点(0,0)处连续,但在该点函数的偏导数不存在。

解:由于f(x,y)==0=f(0,0),故函数在点(0,0)处连续;但因=,=,极限都不存在,即函数连续但偏导数不存在

3.2 可导(偏导数存在)未必可微,但可微必可导(偏导数存在)

例3函数f(x,y)=x+y≠0 0 x+y=0在点(0,0)处偏导数存在但不可微[1]。

解:fx(0,0)==0=0,同理,fy(0,0)=0,但=≠0,即在该点不可微。

定理3如果函数z=f(x,y)在点(x,y)可微分,则该函数在点(x,y)的偏导数,必定存在,且函数z=f(x,y)在点(x,y)的全微分微为dz=dx+dy[1]。即可微必可导

3.3 可导(偏导数存在)且偏导数连续必可微

定理4如果函数z=f(x,y)的偏导数,在点(x,y)连续,则函数在该点可微分[1]。

4 结论

一元函数可导必连续,连续未必可导;可导与可微等价。对于多元函数,可导未必连续,连续未必可导;可微必可导,可导未必可微;偏导数连续则必可微。

【参考文献】

[1]同济大学数学系编高等数学(上、下册)[M].高等教育出版社,2014.

[2]滕勇,付连魁,黄江.高等数学(上、下册)[M].东北大学出版社,2006.endprint

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