Kettő és több változós függvények határértéke

Többváltozós függvények - határérték

A feladatok megoldásához szükséges elméleti tudnivalók

Az egyváltozós függvények határérték fogalmának több dimenzióra való átvitele pár kihívás elé állít bennünket. Mivel több dimenzióban mozgunk, így nézhetjük külön-külön az egyes változókkal az adott értékhez való tartást, és azt az esetet is - ami már sokkal izgalmasabb -, ha az összes változóval egyszerre tartunk egy-egy meghatározott értékhez. Utóbbi esetben gyakran fogunk találkozni azzal az egyváltozós függvényeknél nem megszokott - bár ott sem precedens nélkükli esettel -, hogy a keresett határérték nem létezik. A határérték számítási technikák egy jelentős része az egyváltozós függvények határértékszámításánál megismert eljárásokból örökítődik át (rendőrelv, nevezetes határértékek alkalmazása), de megismerkedhetünk a polárkoorinátás technikával - ami különösen a kétváltozós rüggvények esetében teszi kényelmessé a számításokat - és az iterált határértékek fogalmával is - utóbbi kényelmes és gyors módját tudja adni egyes esetekben a határérték nem-létezés megállapításának. A feladatok során a kétváltozós függvények kerülnek terítékre, de ezek a módszerek átültethetőek több dimenzióra is, bár ott a polárkoordinátás formulák bonyolódnak. Szintén új színt hoz a témába a határérték nem-lézezés igazolásában jól alkalmazható elv, miszerint, az, hogy az adott értékhez milyen úton (milyen görbe mentén) tartunk, nem befolyásolhatja a hatátértéket, tehát ha tudunk adni két olyan görgét, ami mentén az adott változóval az adott értékhez tartunk, és amelyek más-más határétéket eredményeznek, akkor kijelenthető, hogy a keresett határérték nem létezik! Azt a tényt, hogy az \(x\) és az \(y\) változóval egyszerre tartunk egy \({x_0}\) és egy \({y_0}\) értékhez a következő, egymással egyenértékű formulák egyikével jelöljük:

\(\mathop {\lim }\limits_{\begin{array}{*{20}{c}}{x \to {x_o}}\\{y \to {y_o}}\end{array}} f\left( {x;y} \right)\) illetve a másik szokásos jelölés a \(\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {{x_{o;}}{y_o}} \right)} f\left( {x;y} \right)\)

A fenti határérték nem tévesztendő össze az úgynevezett iterált határértékkel, ami a következő formulákkal jellemezhető:

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_o}} \mathop {\lim }\limits_{y \to {y_o}} f\left( {x;y} \right)\) illetve a fordított sorrend esetén a \(\mathop {\lim }\limits_{y \to {y_o}} \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_o}} f\left( {x;y} \right)\)

Végezetül érdemes pár szót ejteni a polárkoordinátákra való áttérésről, amelynek keretében kétváltozós függvényünk válzozóiban az \(x = r \cdot \cos \varphi \) és az \(y = r \cdot sin\varphi \) helyettesítéseket hajtjuk végre, ahol a változó szerepét az \(r > 0\) veszi át, a \(\varphi \) pedig befutja a teljes \(\left[ {0;2\pi } \right]\) intervallumot. Ezzel a helyettesítéssel a nagyon gyakori \(\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;0} \right)} f\left( {x;y} \right)\) határérték a \(\mathop {\lim }\limits_{r \to 0 + 0} f\left( r \right)\) egyváltozós határértékhez jutunk, aminek kiszámításakor, ha az eredmény függ a \(\varphi \)-től, akkor az a határérték nem-létezésének a jele. A következő példák során valamennyi itt felsorolt technika bemutatásra és begyakoroltatásra kerül!

A témakör oktatóvideóinak megtekintéséhez az oldalra való előfizetés szükséges!

Mintafeladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;0} \right)} \frac{{\pi x}}{{6x + y}}\]

Gyakorló feladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;0} \right)} \frac{{x + y}}{{x - y}}\]

Gyakorló feladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;1} \right)} \frac{{\sin \left( {x \cdot y} \right)}}{x}\]

Mintafeladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {\infty ;\infty } \right)} \frac{{x + y}}{{{x^2} + {y^2}}}\]

Gyakorló feladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {\infty ;\infty } \right)} {\left( {\frac{{x \cdot y}}{{{x^2} + {y^2}}}} \right)^x}\]

Gyakorló feladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;0} \right)} \frac{{\sin \left( {{x^3} + {y^3}} \right)}}{{{x^2} + {y^2}}}\]

Mintafeladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;0} \right)} {\left( {1 + {x^2} \cdot {y^2}} \right)^{ - \frac{1}{{{x^2} + {y^2}}}}}\]

Mintafeladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;0} \right)} {\left( {{x^2} + {y^2}} \right)^{{x^2} \cdot {y^2}}}\]

Mintafeladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {4;1} \right)} \frac{{\sqrt {{x^2} - 3xy} - 2y}}{{x - 4y}}\]

Gyakorló feladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {2;1} \right)} \frac{{\sin \left( {{x^2} - 4{y^2}} \right)}}{{x - 2y}}\]

Gyakorló feladat:
Számítsa ki a következő határértéket:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;0} \right)} \frac{{\left( {{{\sin }^2}x} \right)\left( {{e^y} - 1} \right)}}{{{x^2} + 3{y^2}}}\]

Mintafeladat:
Igazolja, hogy a következő határérték nem létezik:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {1; - 1} \right)} {\left( {x - 1} \right)^{y + 1}}\]

Mintafeladat:
Vizsgálja meg, hogy létezik e a következő határérték:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;0} \right)} \frac{{{x^4}{y^5} + {x^5}{y^4}}}{{3{x^7} + 2{x^4}{y^5} + 2{x^5}{y^4} - 3{y^7}}}\]

Gyakorló feladat:
Vizsgálja meg, hogy létezik e a következő határérték:
\[\mathop {\lim }\limits_{\left( {x;y} \right) \to \left( {0;0} \right)} \frac{{{x^3}{y^2}}}{{{x^4} + {y^6}}}\]

A feladatokhoz való visszatéréshez kattints ide, vagy nyomd le az Esc billentyűt!

Double click to edit
A weboldal a könnyebb használhatóság érdekében cookie-kat használ!
 
 
Az oldal üzemelteője
Név: Bökényi Gergely ev.
Email: kapcsolat[kukac]analizisoktatas.hu
Cím: Vác 2600 Kandó Kálmán u. 2
Telefonszám: 06-20-919-9235
Adószám: 66745334133
Fizetési partner
© Bökényi Gergely ev. 2017-2018 Minden jog fenntartva