多元函数的连续和间断

下面是二元函数连续以及间断的定义,这两个定义稍作修改就可推广到多元函数。

1 二元函数的连续

《马同学图解微积分·上》中提到过,可直观理解为,不提笔画出来的曲线就是连续的,如下图所示。

二元函数的连续可直观理解为,把上述曲线围成的空间用颜色填满就是连续的,如下图所示。

两者的定义也是大同小异的,正如一元函数点连续的定义为,二元函数连续的定义为:

对于二元函数
  • 如果,则称函数 连续 (Continuous)
  • 如果上的每一点都连续,则称函数上的 连续函数 (Continuous function)

比如函数就是上的连续函数,如下图所示。

2 多元初等函数的连续性

由常数、经过有限次的四则运算和复合得到的多元函数就是 多元初等函数 ,比如上一节提到的,再比如:

类似于《马同学图解微积分·上》中学习过的,多元初等函数在其上也都是的。

3 有界性与最大最小值定理
上的多元连续函数,必定在上有界,且能取得它的最大值和最小值。

该定理类似于《马同学图解微积分·上》中学习过的,这里举例说明一下。比如下图中的就是在上的二元连续函数,可观察出其在上有界,且能取得它的最大值和最小值,这就是上述定理给出的结论。

4 介值定理
上的多元连续函数必取得介于最大值和最小值之间的任何值。

该定理类似于《马同学图解微积分·上》中学习过的,这里举例说明一下。比如下图中的就是在上的二元连续函数,可观察出对于介于最大值和最小值之间的值,其中,这就是上述定理给出的结论。

5 二元函数的间断
设二元函数的定义域为。如果函数点不连续,则称为函数 间断点 (Discontinuities)。

比如的函数点是其定义域。因为点没定义,所以点不连续。即使如下补上定义,但因为不存在,所以此时在点仍不连续。

再比如函数的定义域为,虽然圆周上的点都是的聚点,但该函数在圆周上没有定义,所以上各点都不连续,所以圆周上各点都是的间断点,如下图所示,为了方便观察圆周上间断的效果,这里将圆周内、外的图像用不同颜色绘出。

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