多元函数与平面点集
二元函数
概念

解释:

这里需要再理解一下定义域的表示,就需要再理解一下点与面的关系
某点与面的关系(这部分考试不太考察,但,是后面计算的基础)

解释:
这里规定,某定义域是图中蓝色范围和P4点,称为E,严格定义如下:

举个说人话的例子,比如P1,判断P1点周围是否存在某个很小的“圈”,能让这个圈里的任意点都在定义域E里,如果存在,就视作P1在E内,称为内点
注意,必须要圈内任意点都在E内,只有一些点(比如在边界上的P2,P3)甚至只有那个点本身(比如属于定义域的P5)称为边界点,全都不在的就叫外点
E的内点一定属于E,E的外点一定不属于E,E的边界点不确定,可能属于(P3,P4),也可能不属于(P2)
聚点:(包含内点和非孤立的边界点)

人话:解释2.的基础上,将很小的圈的圆心去掉,剩下的部分里是否存在无穷多个属于E的点。E的内点一定是聚点,E的外点一定不是聚点,边界点可能是聚点(比如P3,P2)也可能不是聚点(比如P4的去心领域是空的)
平面点集E的类别(这部分考试不太考察,但,是后面计算的基础)

解释:
多元函数极限与连续
背景
这个知识点是后面全微分的基础,同样是高数的一个难点。理解上可以类比一元函数的极限
概念:

注意:



求极限不存在的方法:
1.单路径:
如果分母可以取0(分母在(0,0)的去心领域内总能取到0,几何意义上就是沿x轴y=0或者沿y轴x=0等路径去接近某点),此时只需证明该路径下极限为∞,则该极限不存在。路径可以由令分母=0时得到的式子,并加一个次数高于分子的数更加方便的计算。
2.万能路径:
通过代入y=kx(直线路径)计算,如果结果与k有关,则极限不存在,如果结果与k无关(比如恒为0),则不确定是否存在,需要继续验证。
3.特殊路径
如果直线路径结果一致,则需要代入非直线路径,常见的抛物线路径(y=x²,x=y²等),绝对值路径(y = |x|),高频震荡路径比如y=xsin(1/x)(x->0)
4.极坐标代换:

极坐标是坐标的另一种表示,不同于(x,y)用到数轴的距离,而是(r,θ),r为到原点的距离,θ与x轴的夹角。
5.快速算法:
满足特殊形式可以方便计算:

求极限的方法:
1.由连续性直接代入f(x) – > f(x0)
以下三张图片可以了解一下



说人话就是,遇到了多元初等函数,代入x->x0与y->y0后式子有意义,不是未定式,那根据连续性此处的函数值就是极限值
2.等价无穷小代换,四则运算

常用的等价无穷小如下:

注意
这里的x是指广义上的一个项数,至于这个项数是单独的x还是xy无所谓,只要求能在一个整体里
3.有界变量 * 无穷小 – > 无穷小:
这个可以在看完下面的夹逼定理后再回来看一下
跟下面的流程相似,只是不用放缩,再拆开后,用于 y / 根号下(x²+y²) 的值肯定是有界的,那有界变量×无穷小还是无穷小
这个是比较常用的
4.夹逼定理:
该定理内容:如果一个目标函数(或数列)被另外两个函数(或数列)“夹”在中间,并且这两个“边界”函数在某个点(或无穷远处)的极限相同,那么被夹在中间的目标函数在该点的极限也必然等于这个相同的值。
再补充一点:仅限于0,当lim x->x0 |f(x)| = 0时,lim x-> x0 f(x)=0成立
适用范围:分子是分母的一部分,比如:

此时可以先套上绝对值(便于放缩),通过放缩,化简成 0<= 原式 <= |x| (因为 y / 根号下(x²+y²)),由lim x->0 |x| = 0与夹逼定理可得原函数极限也是0.
注意,做放缩的时候,不要乱动分母,可能会导致条件不一样
5. 极坐标:
和上面讲过的极坐标类似,适合在一些齐次方啊之类的场景下使用
二重积分和二次积分的区别
前者x与y可以同步变化,后者则具有先后顺序,由此产生的极限效果可能截然不同

