元函数的定义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„元函数累次极限的定义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„元函数重极限的定义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„元函数的重极限与累次极限之间的区别与联系„„„„„„„„„„„„„„重极限与累次极限的区别„„„„„„„„„„„„„„„„„„„重极限与累次极限的联系„„„„„„„„„„„„„„„„„„„元函数极限存在的命题及几种常见的求解方法„„„„„„„„„„„„„极限存在的命题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„极限求解的几种常见的方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„元函数极限不存在的命题及常见的判定方法„„„„„„„„„„„„„„极限不存在的命题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„极限不存在的两种常见判定方法„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„元函数重极限与累次极限的关系及其求解摘要在累次极限与重极限定义的基础上讨论了累次极限与重极限的关系,并且指出累次极限不能看作重极限特例的根本原因本文探讨了重极限是否存在和具体求解的几种常见方法关键词元函数重极限累次极限计算判别法引言极限思想是近代数学的种重要思想,数学分析就是以极限概念为基础极限理论为主要工具来研究函数的门学科纵观极限理论发展的历史,极限理论在数学分析中不可磨灭的作用与地位及相关极限的求法,同时我们可以看到许多科学家都为此做出了卓绝的功绩除了几分敬佩之情油然而生外也从他们身上学到了对科学执著的追求,同时极限理论的建立也说明种新的数学方法的建立,是在不断深化认识的基础上,由定性认识转化为定量认识,形成概念和理论的系统通过对极限的学习,我们应该有种基本的观念就是极限是研究变量的变化趋势的或说极限是研究变量的变化过程,并通过变化的过程来把握变化的结果元函数的极限是在元函数的基础上发展起来的,者之间既有联系也有区别但是由于自变量的增多,使得多元极限变得相当复杂,产生了些新的问题,这里我们讨论元函数的重极限与累次极限的关系并给出极限是否存在和具体求解的几种常见方法预备知识元函数的定义设平面点集,若按照对应法则,中每点,有唯确定的实数与之对应,则称为定义在上的元函数或称为到的个映射,记作,,且称为的定义域所对应的为在点的函数值,记作或,元函数累次极限的定义设,是的聚点,是的聚点,元函数在集合上有定义,若对每个,,存在极限,,由于此极限般与有关,记作,,而且进步存在极限,则称此极限为元函数先对后对的累次极限,并记作,,或简记作,类似可定义先对后对的累次极限,元函数重极限的定义设元函数,为定义在上的元函数,设点,为的个聚点,是个确定的常数,如果对,,使得当,时,都有,则称在上当时以为极限记作也可简写为或注重极限定义中,,蕴含着和的同时性和任意性,同时性是指当,时蕴含着同时,任意性则是指,作为中任意点,不管以何种方式趋向于点,函数,都趋向于唯固定数值,这正是重极限求解的难点之处同时反过来考虑,这也为判断重极限的不存在提供了方法,即若沿两条不同的曲线趋于时,函数的极限不同或不存在,则此函数在的重极限不存在由累次极限的定义很容易看出,求累次极限的实质是求两次元函数的极限,因此,累次极限又称次极限元函数的重极限与累次极限之间的区别与联系重极限与累次极限的区别由定义可知,重极限与累次极限的本质不同,者之间并没有蕴含关系,并且,两个累次极限之间也没有蕴含关系两个累次极限都存在但不相等,重极限不存在例考察元函数,在点,的重极限和累次极限解让动点,沿着直线趋近原点,有,右边的结果表明,它的值随着而变,也即随路径而变因此函数,在点,的重极限不存在下边考察累次极限,,,由上边推导可以看出,,在点,的重极限不存在,两个累次极限都存在这说明,两个累次极限都存在,并不能保证重极限的存在就累次极限本身来说,两个累次极限都存在但也不定相等两个累次极限存在且相等,重极限不存在例设,,求,在点,处的累次极限和重极限解首先,在点,处的累次极限都存在,分别为,,,再求重极限,令,沿直线趋于,时由于此时,,因而当,沿直线趋于,时,,即动点沿不同斜率的直线趋于原点,时,对应的极限值也不同因此所讨论的函数的极限不存在,即重极限不存在由上边的推倒可以看出,在点,的累次极限存在并且相等,但是重极限不存在,说明累次极限的存在且相等不能保证重极限的存在性两个累次极限存在且相等,重极限存在例讨论函数,在点,的重极限与累次极限解显然,是函数唯无定义的点孤立外点,对,,当,时,,即函数,在点,的重极限存在由于,从而,即累次极限存在同理另个累次极限也存在两个累次极限不存在,并且重极限也不存在例考察函数,在点,处的累次极限与重极限解累次极限,由于括号中的极限不存在,所以这个累次极限不存在同理我们可以证明另外个累次极限,不存在重极限由于函数,中无论以何种方式,时,有且,此时及没有极限,此时重极限不存在两个累次极限不存在,但是重极限存在例讨论函数,在点,的重极限与累次极限解由于,存在当,时,,即函数,在点,处的重极限存在,但是函数,在,的两个累次极限都不存在因为对任何当时,的第项不存在极限同理,对任何当时,的第项不存在极限即,与,都不存在个累次极限存在,另外个累次极限不存在,但重极限存在例考察函数,在点,的重极限和累次极限解因为,,所以重极限,而累次极限,因为括号中的极限不存在,所以这个累次极限不存在另个累次极限,这个例子这说明重极限的存在也不能保证累次极限存在,当然更不能保证两个累次极限相等个累次极限存在,另外个累次极限不存在,但重极限不存在例讨论函数,在点,处的重极限和累次极限解让动点,沿着直线趋近原点,则有,这结果说明动点沿不同的斜率的直线趋于原点时,对应的极限值也不同,因此所讨论的极限不存在下面考虑累次极限,不存在,故累次极限不存在但,综合前面的讨论,可知重极限与累次极限的存在性没有必然的联系也就是说重极限存在,不能保证累次极限的存在累次极限的存在即使相等也不能保证重极限的存在,更不用说个极限相等了重极限与累次极限的联系定理若函数,在点,存在重极限与累次极限,,则他们必相等证明设,则对任给的正数总,存在正数,当时,有,,另由存在累次极限之假设,对任满足不等式的,存在极限,回到不等式,让其中,由可得,故由,证得,即,推论若累次极限,,,和重极限都存在,则者相等推论若累次极限,与,存在但不相等,则重极限必不存在元函数极限存在的命题及几种常见的求解方法极限存在的命题命题极限存在的充要条件是对于中任满足条件且的点列它所对应的函数列都收敛且极限相等证明必要条件设,则对任给的正数,使得当时,都有另方面,对于中任满足条件,且的点列,对于上述,,使得当时,有,从而即函数列收敛充分条件设对中任满足条件,且的点列,有,则可用反证法推出事实上,倘若,则存在,无论多么小,总存在点,但现依次取,则存在使得,而显然点列,且,但当时,不趋于,这与假设相矛盾所以必有命题极限存在的充要条件是当,沿径向路径,趋向点,时,,的极限都存,保持相等,且关于幅角,致证明必要条件易得充分条件设对任给的,存在正数,当,,,有,,所以当时,,,有,即例求下列极限,