高等数学方明亮71多元函数的基本概念.ppt
2023年11月6日星期一,1,高等数学多媒体课件,牛顿（Newton）,莱布尼兹（Leibniz）,2023年11月6日星期一,2,第七章 多元函数微分法及其应用,推广,一元函数微分学,多元函数微分学,注意:善于类比,区别异同,2023年11月6日星期一,3,主 要 内 容,第一节 多元函数的基本概念,第二节 偏导数,第三节 全微分,第四节 多元复合函数的求导法则,第五节 隐函数的求导公式,第六节 多元微分学在几何上的应用,第七节 方向导数与梯度,第八节 多元函数的极值及其求法,2023年11月6日星期一,4,第一节 多元函数的基本概念,第七章,(Conception of functions of several variables),四、多元函数的连续性,一、平面点集 n 维空间,二、多元函数的概念,三、多元函数的极限,五、小结与思考练习,2023年11月6日星期一,5,一、平面点集 n 维空间,1.邻域,点集,称为点 P0 的 邻域.,例如,在平面上,(圆邻域),在空间中,(球邻域),说明：若不需要强调邻域半径,也可写成,点 P0 的去心邻域记为,2023年11月6日星期一,6,在讨论实际问题中也常使用方邻域,平面上的方邻域为,.,因为方邻域与圆,邻域可以互相包含.,2023年11月6日星期一,7,(1)内点、外点、边界点,设有点集 E 及一点 P:,若存在点 P 的某邻域 U(P)E,若存在点 P 的某邻域 U(P)E=,若对点 P 的任一邻域 U(P)既含 E中的内点也含 E,则称 P 为 E 的内点；,则称 P 为 E 的外点;,则称 P 为 E 的边界点.,的外点,显然,E 的内点必属于 E,E 的外点必不属于 E,E 的,边界点可能属于 E,也可能不属于 E.,2.区域,2023年11月6日星期一,8,若对任意给定的,点P 的去心,邻域,内总有E 中的点,则,称 P 是 E 的聚点.,聚点可以属于 E,也可以不属于 E,(因为聚点可以为,所有聚点所成的点集成为 E 的导集.,E 的边界点),(2)聚点,2023年11月6日星期一,9,若点集 E 的点都是内点，则称 E 为开集；,若点集 E E,则称 E 为闭集；,若集 D 中任意两点都可用一完全属于 D 的折线相连,开区域连同它的边界一起称为闭区域.,则称 D 是连通的;,连通的开集称为开区域,简称区域;,.,E 的边界点的全体称为 E 的边界,记作E;,(3)开区域及闭区域,2023年11月6日星期一,10,开区域,闭区域,例如，在平面上,2023年11月6日星期一,11,整个平面,点集,是开集，,是最大的开域,也是最大的闭域；,但非区域.,对区域 D,若存在正数 K,使一切点 PD 与某定点,A 的距离 AP K,则称 D 为有界域,界域.,否则称为无,2023年11月6日星期一,12,n 元有序数组,的全体称为 n 维空间,n 维空间中的每一个元素,称为空间中的,称为该点的第 k 个坐标.,记作,即,一个点,当所有坐标,称该元素为,中的零元,记作,O.,3.n 维空间,2023年11月6日星期一,13,的距离记作,中点 a 的 邻域为,规定为,与零元 O 的距离为,2023年11月6日星期一,14,二、多元函数的概念,引例:,圆柱体的体积,定量理想气体的压强,三角形面积的海伦公式,2023年11月6日星期一,15,点集 D 称为函数的定义域;,数集,称为函数的值域.,特别地,当 n=2 时,有二元函数,当 n=3 时,有三元函数,映射,称为定义,在 D 上的 n 元函数,记作,定义1 设非空点集,2023年11月6日星期一,16,定义域为,圆域,说明:,二元函数 z=f(x,y),(x,y)D,图形为中心在原点的上半球面.,的图形一般为空间曲面.,三元函数,定义域为,图形为,空间中的超曲面.,单位闭球,例如,二元函数,2023年11月6日星期一,17,三、多元函数的极限,定义2 设 n 元函数,点,则称 A 为函数,(也称为 n 重极限),当 n=2 时,记,二元函数的极限可写作：,P0 是 D 的聚,若存在常数 A,对一,记作,都有,对任意正数,总存在正数,切,2023年11月6日星期一,18,求证：,证:,故,总有,要证,（课本 例5）,例1 设,2023年11月6日星期一,19,求证：,证：,故,总有,要证,（自学课本 例6）,例2（补充题）设,2023年11月6日星期一,20,若当点,趋于不同值或有的极限不存在，,解:设 P(x,y)沿直线 y=k x 趋于点(0,0),在点(0,0)的极限.,则可以断定函数极限,则有,k 值不同极限不同!,在(0,0)点极限不存在.,以不同方式趋于,不存在.,函数,例3 讨论函数,2023年11月6日星期一,21,仅知其中一个存在,推不出其它二者存在.,不同.,如果它们都存在,则三者相等.,例如,显然,与累次极限,但由例3 知它在(0,0)点二重极限不存在.,二重极限,2023年11月6日星期一,22,四、多元函数的连续性,定义3 设 n 元函数,定义在 D 上,如果函数在 D 上各点处都连续,则称此函数在 D 上,如果存在,否则称为不连续,此时,称为间断点.,则称 n 元函数,连续.,连续,2023年11月6日星期一,23,在点(0,0)极限不存在,又如,函数,上间断.,故(0,0)为其间断点.,在圆周,结论:一切多元初等函数在定义区域内连续.,例如,函数,2023年11月6日星期一,24,解:原式,例6 求函数,的连续域.,解:,（补充题）,例5（课本 例9）求,2023年11月6日星期一,25,*(4)f(P)必在D 上一致连续.,在 D 上可取得最大值 M 及最小值 m;,(3)对任意,(有界性定理),(最值定理),(介值定理),(一致连续性定理),闭域上多元连续函数有与一元函数类似的如下性质:,(证明略),定理：若 f(P)在有界闭域 D 上连续,则,2023年11月6日星期一,26,内容小结,1.区域,邻域:,区域,连通的开集,2.多元函数概念,n 元函数,常用,二元函数,(图形一般为空间曲面),三元函数,2023年11月6日星期一,27,有,4.多元函数的连续性,1)函数,2)闭域上的多元连续函数的性质:,有界定理;,最值定理;,介值定理,3)一切多元初等函数在定义区域内连续,3.多元函数的极限,2023年11月6日星期一,28,习题71 1(2),(3)；3；5（偶数题）；6（偶数题）；7（1）；8；9,课外练习,思考与练习,1.习题71 7（2）,令 x=k y，,若令,则,可见极限不存在,2023年11月6日星期一,29,2.设,求,解法1 令,2023年11月6日星期一,30,求,解法2 令,即,2.设,2023年11月6日星期一,31,是否存在？,解：,所以极限不存在.,3.,2023年11月6日星期一,32,在全平面连续.,证:,为初等函数,故连续.,又,故函数在全平面连续.,由夹逼准则得,4.证明,
