Предел функции многих переменных. Непрерывность
Число называется пределом функции в точке :
если абсолютное значение разности будет меньше любого заранее данного положительного числа , когда расстояние меньше некоторого положительного числа (зависящего от ).
Функция называется непрерывной в точке , если
Для непрерывности функции в точке необходимо выполнение следующих условий:
1) должна быть определена в точке и вблизи этой точки;
2) должна иметь предел, когда точка произвольным способом;
3) этот предел должен быть равен .
Функция , непрерывная в каждой точке некоторой области , называется непрерывной в этой области.
Пример 1. Найти пределы:
1)
2)
Решение. Убедившись, что функция не определена в предельной точке, делаем преобразования
1) так как
2) не существует, ибо отношение не имеет предела при произвольном стремлении точки к точке . Так, если вдоль различных прямых , то , т. е. зависит от углового коэффициента прямой, по которой движется точка .
Пример 2. В каких случаях функция многих переменных будет разрывна в точке ? Поясните их примерами.
Решение. 1) Функция будет разрывна в точке , если она определена вблизи этой точки, но не определена в самой точке .
Например, функция определена на всей плоскости , но не определена в точке , поэтому в этой точке функция разрывна. Во всех других точках числовой плоскости она непрерывна.
2) Функция будет разрывна в точке , если она определена вблизи этой точки и в самой точке, но не имеет предела, когда точка .
Например, функция
разрывна в точке , так как она определена вблизи этой точки и в самой точке (на всей плоскости ), но не имеет предела при . В остальных точках плоскости она непрерывна.
3) Функция будет разрывна в точке , если она определена вблизи этой точки и в самой точке, но .
Например, функция
разрывна в точке , ибо она определена вблизи этой точки и в самой точке, но ее предел при не совпадает с частным значением в точке ;
Графиком этой функции является вся плоскость без точки , вместо которой графику принадлежит точка (рис. 1).
Функция двух переменных может иметь множество точек разрыва; если они составляют линию, то она называется линией разрыва функции.
Например, функция разрывна в каждой точке окружности . Эта окружность есть линия разрыва данной функции.