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2021春数学分析期中(回忆版)-答案

1-(1)

lim(x,y)(0,0)ex+eycosxsiny=2

1-(2)

limx+,y+(1+1x)xx+y = elimx+,y+xx+yln(1+1x) = elimx+,y+1x+y=e0=1

1-(3)

fx(x,y)=2xln(x2+y2)+2x3x2+y2((x,y)(0,0))

fx(0,0)=limt02t|n|t|=0

fy(x,y)=2x2yx2+y2((x,y)(0,0))

fy(0,0)=0

fx(x,y)={2xln(x2+y2)+2x3x2+y2,(x,y)(0,0),0,(x,y)=(0,0)

fy(x,y)={2x2yx2+y2,(x,y)(0,0),0(x,y)=(0,0)

1-(4)

ux=2xz(x2+y2)2,uy=2yz(x2+y2)2,uz=1x2+y2

du=uxdx+uydy+uzdz=2x(x2+y2)2dx2y(x2+y2)2dy+1x2+y2dz

ε>0,δ>0,M>0, 使得当 0<|xa|<δ,y>M 时, |f(x,y)A|<ε

证明: ε>0,δ=min(ε6,a),M=2a2max(|16a33|,3)ε

0<|xa|<δ,y>M 时, |2x5+3xy2x+y23a|=|3(xa)+x2(2x33)x+y2|

3|xa|+x2|2x33|x+y2<ε2+x2|2x33|y2<ε2+4a2max(|16a33|,3)y2

<ε2+ε2=ε

V=π115(x+1)dxπ1115(x11)2dx=3203π

4-(1)

E0=E,E=[0,1)×{0}{(x,y)R2x2+y2=1},E¯={(x,y)R2x2+y21}

4-(2)

E0=ϕ,E=[1,1]×[1,1],E¯=[1,1]×[1,1]

证明

(1)

FG=FGC

由于G是开集, 故 GC 是闭集, FG 是闭集

(2)

GF=GFC

由于F是闭集, 故 FC 是开集, GF 是开集

6-(1)

证明 = : u=(cosθ,sinθ),θ[0,2π) 为所有方向,

fn(0,0)=limt0f(tn)f(0,0)t=cos3θ

6-(2)

不可微. 证明如下:

lim(x,y)(0,0)f(x,y)f(0,0)fx(0,0)xfy(0,0)yx2+y2=lim(x,y)(0,0)x3x2+y2xx2+y2

=lim(x,y)0,0)xy2(x2+y2)32

g(x,y)=xy2(x2+y2)32

si=(1i,0),ti=(1i,1i), 则 si0(i),ti0(i),g(si)=0.g(ti)=24

lim(x,y)(0,0)g(x,y) 不存在

f(x,y)(0,0) 处不可微

7-(1)

证明: D¯={(x,y)x2+y2a} 是有界闭集, 因此是紧致集

又由于f是 D¯ 上的连续函数, 故f在 D¯ 可上一致造续, 则 fD 上也一致连续

7-(2)

不一致连续. 证明如下:

Si=(i,π2i),ti=(i,π6i) .则 Siti=π3i0(i),f(Si)=1,f(ti)=12, |f(Si)f(ti)|=12

fR2 上不一致连续

证明

8-(1)

SB2a(0)={xRnx<2a}

S 具有界集

Sc={xRnx<ax>a}

对任意 xSC,

x<a, 令 r=ax, 对任意 yBr(x),

yyx+x<ax+x=a

Br(x)Sc

x>a, 令 r=xa, 对任意 yBr(x)

yxxy>x(xa)=a

Br(x)SC

Sc 是开集

S是闭集

又由于S是有界集, 故S是紧致集

又由于f是连续的, 故 f 在S上可以取到最大值和最小值

8-(2)

f(x)=M,f(y)=m,S={(x,y)x=acosθ,y=asinθ}, x=(acosθ1,asinθ1),y=(acosθ2,asinθ2), 不妨设 θ1>θ2|θ1θ2∣<2π

S1={(x,y)x=acosθ,y=asin0,θ[θ2,θ1]],

S2={(x,y)x=acosθ,y=asinθ,θ[θ1,θ2+2π]},

x,yS1, x=(acosφ1,asinφ1),y=(acosφ2,asinφ2), 不妨设 φ2>φ1

则存在连续映射 x=φ(t)=(acost,asint),t[φ1,φ2] 并且 φ(φ1)=x.φ(φ2)=y

S 是连通集

考虑S1上的连续函数 f, 则 ξ1S1, 使得 f(ξ1)=η(f(y),f(x))=(m,M)

同理, ξ2S2 使得 f(ξ2)=η(m,M)

S 中至少存在两个互异的点使得f在这两点处函数值等于η

QED