高等数学课本对多元函数极限的描述,用描述如下:
设二元函数
的定义域为D,是D的聚点,如果存在常数A,对于任意给定的正数,总存在正数,使得当点时,都有
成立,那么就称常数A为函数f(x,y)当的极限,记作
定义就是这个样子的,这里需要注意的是,所谓的二重极限存在,是指以任何方式趋近于时,f(x,y)都无限接近于A,因此,如果P(x,y)以某一特殊方式,例如沿着一条定直线或定曲线趋于时,即使f(x,y)无限接近某一确定值,我们还不能由此断定函数的极限存在,但是反过来,如果当P(x,y)以不同方式趋于时,f(x,y)趋于不同的值,那么就可以断定这个函数的极限不存在,下面用例子来说明这种情况:
函数
显然,当点沿x轴趋近于点(0,0)时,
当点沿y轴趋近于点(0,0)时,
虽然点P(x,y)以上述两种特殊方式(沿x轴或者y轴)趋于原点时函数的极限存在并且相等,但是,并不存在,这是因为当点P(x,y)沿着直线y=kx趋近于点(0,0)时,有
显然,它是随着k的值不同而改变的.
我喜欢用图说明问题,我们用geogebra绘制出这个函数的图像,图中黑色直线和z轴的交点红色点B,就是当沿着y=kx直线趋近于原点时候函数的极限值,可以看到这个极限值在(-0.5,0.5)之间上下变化,也就是说极限不是固定值,原函数没有极限.
B点的变化曲线如下图所示:
关于这幅图像,另外一个有意思的事情是,它竟然也是一个直纹面,三维视图中的黑颜色直线可以看成直纹面的母线,前面已经介绍过小蛮腰了.直纹面有无数种.你拿着一个棍子在空中胡乱比划,形成的三维面也是直纹面.
结束!