Исследуйте предел функции f(x,y) = (x^2 y)/(x^4 + y^2) при (x,y)→(0,0) — найдите пути для которых предел существует и различается, сделайте вывод о существовании общего предела и объясните используемые тесты
Рассмотрим пути и подстановки. 1) Пути параболы y=kx2y=kx^2y=kx2. Подстановка даёт f(x,kx2)=x2⋅kx2x4+k2x4=k1+k2,
f(x,kx^2)=\frac{x^2\cdot kx^2}{x^4+k^2x^4}=\frac{k}{1+k^2}, f(x,kx2)=x4+k2x4x2⋅kx2=1+k2k,
поэтому при (x,y)→(0,0)(x,y)\to(0,0)(x,y)→(0,0) по y=kx2y=kx^2y=kx2 предел равен k1+k2\dfrac{k}{1+k^2}1+k2k. Например, при k=0k=0k=0 получаем 000, при k=1k=1k=1 — 12\tfrac1221, при k=−1k=-1k=−1 — −12-\tfrac12−21. 2) Прямые y=axy=axy=ax. Подстановка даёт f(x,ax)=ax3x4+a2x2=axx2+a2→0(x→0).
f(x,ax)=\frac{a x^3}{x^4+a^2x^2}=\frac{a x}{x^2+a^2}\to0\quad (x\to0). f(x,ax)=x4+a2x2ax3=x2+a2ax→0(x→0).
То есть по любой прямой через начало предел 000. Вывод: поскольку пределы вдоль парабол y=kx2y=kx^2y=kx2 зависят от параметра kkk (разные значения при k=0k=0k=0 и k=1k=1k=1 и т.д.), предела функции f(x,y)f(x,y)f(x,y) в точке (0,0)(0,0)(0,0) в общем смысле не существует. Тест: разные пределы вдоль двух путей (например, y=0y=0y=0 и y=x2y=x^2y=x2) → общего предела нет.
1) Пути параболы y=kx2y=kx^2y=kx2. Подстановка даёт
f(x,kx2)=x2⋅kx2x4+k2x4=k1+k2, f(x,kx^2)=\frac{x^2\cdot kx^2}{x^4+k^2x^4}=\frac{k}{1+k^2},
f(x,kx2)=x4+k2x4x2⋅kx2 =1+k2k , поэтому при (x,y)→(0,0)(x,y)\to(0,0)(x,y)→(0,0) по y=kx2y=kx^2y=kx2 предел равен k1+k2\dfrac{k}{1+k^2}1+k2k . Например, при k=0k=0k=0 получаем 000, при k=1k=1k=1 — 12\tfrac1221 , при k=−1k=-1k=−1 — −12-\tfrac12−21 .
2) Прямые y=axy=axy=ax. Подстановка даёт
f(x,ax)=ax3x4+a2x2=axx2+a2→0(x→0). f(x,ax)=\frac{a x^3}{x^4+a^2x^2}=\frac{a x}{x^2+a^2}\to0\quad (x\to0).
f(x,ax)=x4+a2x2ax3 =x2+a2ax →0(x→0). То есть по любой прямой через начало предел 000.
Вывод: поскольку пределы вдоль парабол y=kx2y=kx^2y=kx2 зависят от параметра kkk (разные значения при k=0k=0k=0 и k=1k=1k=1 и т.д.), предела функции f(x,y)f(x,y)f(x,y) в точке (0,0)(0,0)(0,0) в общем смысле не существует. Тест: разные пределы вдоль двух путей (например, y=0y=0y=0 и y=x2y=x^2y=x2) → общего предела нет.