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107 台灣大學微積分(B) 第 4 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

107學年度 · 107台大微積分B · 第 4 題

題目

Problem

Part I Multiple Choice

  1. Let
f(x,y)={xsin⁡y21−ex2+y4,if (x,y)≠(0,0),0,if (x,y)=(0,0).f(x,y)= \begin{cases} \dfrac{x\sin y^2}{1-e^{x^2+y^4}}, & \text{if }(x,y)\ne(0,0), \\ 0, & \text{if }(x,y)=(0,0). \end{cases}

(a) lim⁡x→0lim⁡y→0f(x,y)=0\lim_{x\to 0}\lim_{y\to 0} f(x,y)=0.

(b) lim⁡x→0lim⁡y→0f(x,y)=lim⁡y→0lim⁡x→0f(x,y)\lim_{x\to 0}\lim_{y\to 0} f(x,y)=\lim_{y\to 0}\lim_{x\to 0} f(x,y).

(c) lim⁡(x,y)→(0,0)f(x,y)=0\lim_{(x,y)\to(0,0)}f(x,y)=0.

Among the above three statements, how many of them are true?

A) Only one.

B) Only two.

C) All of them.

D) None of them.

解答

解法一

思路

展開

先固定其中一個變數求兩個反覆極限;再沿著特別路徑檢查二變數極限,不能由反覆極限存在就直接斷言二變數極限存在。

答題過程

展開

固定 x≠0x\ne0 時,令 y→0y\to0,分子趨於 00 而分母趨於 1−ex2≠01-e^{x^2}\ne0,故內層極限為 00。再令 x→0x\to0 仍得 00。同理,固定 y≠0y\ne0 後令 x→0x\to0 也得 00,所以 (a)、(b) 都正確。

但是沿路徑 x=y2x=y^2,有

f(y2,y)=y2sin⁡y21−e2y4⟶−12,f(y^2,y)=\frac{y^2\sin y^2}{1-e^{2y^4}} \longrightarrow-\frac12,

其中使用 sin⁡y2∼y2\sin y^2\sim y^2 與 1−e2y4∼−2y41-e^{2y^4}\sim-2y^4。這與沿 x=0x=0 的值 00 不同,故二變數極限不存在,(c) 不正確。

故恰有兩句正確,選 B。