Giới hạn của hàm hai biến số

1. Các định nghĩa:

1.1 Định nghĩa 1:

Ta nói dãy điểm M_n(x_n, y_n) dần đến điểm M_0(x_0,y_0) và viết M_n \to M_0 , nếu dãy khoảng cách d(M_n, M_0) dần đến 0 khi n \to \infty .

Nhận xét:

Vì d(M_n;M_0) = \sqrt{(x-x_0)^2 + (y-y_0)^2}

nên : \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } d({x_n};{y_n}) = 0 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} {x_n} \to {x_0} \\ {y_n} \to {y_0} \\ \end{array} \right.

Ví dụ 1:

\left( { \dfrac{1}{n}};{ \dfrac{1}{n}} \right) \to \left( 0;0 \right) ; \left({ \dfrac{n^3+1}{n^3+n^2}};{ \dfrac{n^2+2n+1}{n^3+3n^2+3n+1}} \right)\xrightarrow{n\to \infty }(1;0)

1.2 Định nghĩa 2:

Điểm (a; b) \in {\mathbb{R}}^2 là điểm tụ của tập E khi và chỉ khi có một dãy \{x_n ; y_n \} \in E, (x_n ; y_n) \ne (a; b) sao cho (x_n ; y_n) \to (a; b)

1.3 Định nghĩa 3:

Giả sử hàm số z = f(x,y) xác định trong một lân cận V nào đó của điểm M_0(x_0, y_0), (có thể trừ điểm M_0 ).

Ta nói L là giới hạn của hàm số f(x; y) khi M(x;y) dần tiến đến M_0 khi và chỉ khi: với mọi dãy M_n(x_n ; y_n) (\ne M_0) dần tiến đến M_0 ta đều có: \underset{n\to \infty }{\mathop{\lim}} \, f(x_n; y_n) = L

Khi đó, ta viết: \lim\limits_{(x;y) \to (x_0;y_0)} f(x;y) = L hay \underset{\begin{smallmatrix} x\to 0 \\ y\to 0 \end{smallmatrix}}{\mathop{\lim}} \, f(x;y) = L

1.4 Định nghĩa 4:

L là giới hạn của hàm số f(x; y) khi x \to x_0, y \to y_0 (hay là M(x;y) \to M_0(x_0 ; y_0) nếu:

\forall \varepsilon >0,\exists \delta >0:d(M,M_0)< \delta \Rightarrow \left| f(M)-L \right| < \varepsilon

Nhận xét:

1. Từ định nghĩa, rõ ràng giới hạn tồn tại là duy nhất. Do đó, f(x; y) phần dần tới cùng số L dù (x; y) dần đến (x_0; y_0) theo kiểu gì. Trong không gian 2 chiều, càng có nhiều kiểu để (x; y) dần đến (x_0; y_0) , nên càng khó tồn tại giới hạn.

2. Khái niệm giới hạn trên đôi lúc chúng ta còn gọi là giới hạn kép của hàm hai biến số.

3. Để chứng minh hàm số không tồn tại giới hạn, Ta xét 2 dãy \left(x_n^1;y_n^1 \right) , \left( x_n^2;y_n^2 \right) cùng dần tiến về \left( x_0;y_0 \right) nhưng : f\left( x_{n}^{1};y_{n}^{1} \right)\to {{L}_{1}}\ne f\left( x_{n}^{2};y_{n}^{2} \right)\to {{L}_{2}} .

4. Các tính chất giới hạn của tổng, tích, thương của hàm hai biến hoàn toàn tương tự với tính chất của hàm 1 biến

Ghi chú: Ta quy ước tất cả giới hạn được lấy khi x \to x_0, y \to y_0 .

2. Định lý:

Cho \lim f(x;y) = a, \qquad \lim g(x;y) = b thì:

1. \lim \left[ f(x;y)+g(x;y) \right] = a+b

2. \lim cf(x;y) = c.a (c là hằng số hữu hạn)

3. \lim \left[ f(x;y).g(x;y) \right] = a.b

4. \lim \left[ \dfrac{f(x;y)}{g(x;y)} \right] = \dfrac{a}{b} (b \ne 0)

3. Định lý giới hạn kẹp:

Giả sử f(x; y), g(x; y) và h(x;y) cùng xác định trên D , và:

h(x;y)\le f(x;y)\le g(x;y),\forall (x;y)\in D

Hơn nữa: \lim h(x;y) = \lim g(x;y) = 0

Khi đó: \lim f(x;y) = 0

4. Các ví dụ:

a.\underset{\begin{smallmatrix} x\to 0 \\ y\to 0 \end{smallmatrix}}{\mathop{\lim }} \, \dfrac{\sin xy}{x} = \underset{\begin{smallmatrix} x\to 0 \\ y\to 0 \end{smallmatrix}}{\mathop{\lim }} \, \dfrac{y.\sin xy}{xy} = \underset{\begin{smallmatrix} x\to 0 \\ y\to 0 \end{smallmatrix}}{\mathop{\lim }} \, y.\underset{\begin{smallmatrix} x\to 0 \\ y\to 0 \end{smallmatrix}}{\mathop{\lim }} \, \dfrac{\sin xy}{xy} = 0.1 = 0

b. \underset{\begin{smallmatrix} x\to 0 \\ y\to 0 \end{smallmatrix}}{\mathop{\lim }} \, \dfrac{xy}{{{x}^{2}}+{{y}^{2}}} .

Cách 1: Ta xét hai dãy \left( \dfrac{1}{n}; \dfrac{1}{n} \right),\left( \dfrac{1}{n}; \dfrac{2}{n} \right)\to (0;0)

Ta có: f(x;y) = \dfrac{xy}{{{x}^{2}}+{{y}^{2}}} .

Và: f \left( \dfrac{1}{n} ; \dfrac{1}{n} \right) = { \dfrac{{ \dfrac{1}{n^2}}}{{ \dfrac{1}{n^2}}+{ \dfrac{1}{n^2}}}} \to { \dfrac{1}{2}}

nhưng f \left( { \dfrac{1}{n}};{ \dfrac{2}{n}} \right) = { \dfrac{{ \dfrac{2}{n^2}}}{{ \dfrac{1}{n^2}}+{ \dfrac{4}{n^2}}}} \to { \dfrac{2}{5}}

Vậy hàm số đã cho không có giới hạn.

Cách 2: Xét dãy điểm (x; y) tiến đến (0; 0) theo đường thẳng y = kx. (k – hằng số). Ta có: \underset{\begin{smallmatrix} x\to 0 \\ y\to 0 \end{smallmatrix}}{\mathop{\lim }} \, \dfrac{xy}{{{x}^{2}}+{{y}^{2}}} = \underset{x\to 0}{\mathop{\lim }} \, \dfrac{x.kx}{{{x}^{2}}+{{k}^{2}}{{x}^{2}}} = \dfrac{k}{1+{{k}^{2}}}

Do đó, giới hạn hàm số phụ thuộc theo hệ số góc k. Nên, với những giá trị k khác nhau ta sẽ có giá trị giới hạn khác nhau.

Vậy hàm số đã cho không có giới hạn.

c. \underset{\begin{smallmatrix} x\to 0 \\ y\to 0 \end{smallmatrix}}{\mathop{\lim }} \, \dfrac{{{x}^{2}}y}{{{x}^{2}}+{{y}^{2}}}

Ta có: 0\le \left| \dfrac{{{x}^{2}}y}{{{x}^{2}}+{{y}^{2}}} \right|\le \left| \dfrac{{{x}^{2}}y}{2xy} \right| = \dfrac{1}{2}\left| x \right|, \forall (x,y) \ne (0;0)

Mà: \underset{(x;y)\to (0;0)}{\mathop{\lim }}\,\left| x \right| = 0

nên theo định lý giới hạn kẹp ta có: \lim\limits_{(x;y) \to (0;0)} \left|{ \dfrac{x^2y}{x^2+y^2}} \right| = 0

Vậy: \lim\limits_{(x;y) \to (0;0)} { \dfrac{x^2y}{x^2+y^2}} = 0

5. Giới hạn lặp:

Xét hàm số f(x; y). Cố định giá trị y \ne y_0 , xem hàm f(x; y) như hàm 1 biến x. Giả sử tồn tại giới hạn:

\underset{x\to {{x}_{0}}}{\mathop{\lim }}\,f(x;y)=g(y)

Nếu tồn tại giới hạn: \underset{y\to {{y}_{0}}}{\mathop{\lim }}\,g(y) = a thì a được gọi là giới hạn lặp của f(x; y) khi x \to x_0 , y \to y_0 và viết:\underset{y\to {{y}_{0}}}{\mathop{\lim }} \, \left( \underset{x\to {{x}_{0}}}{\mathop{\lim }}\,f(x;y) \right) = a .

Hoàn toàn tương tự ta cũng có khái niệm: \underset{x\to {{x}_{0}}}{\mathop{\lim }}\,\left( \underset{y\to {{y}_{0}}}{\mathop{\lim }}\,f(x;y) \right)

Trang: 1 2

Thảo luận

96 bình luận về “Giới hạn của hàm hai biến số”

  1. Em chào thầy ạ. Thầy có thể giúp em giải câu lim (xy). (x^2-y^2)/(x^2-y^2)
    (X,y) -> (0,0) đc k ạ. Em cám ơn thầy rất nhiều ạ

    Thích

    Posted by Anhhh | 31/05/2015, 13:07
    Reply to this comment

  2. Em chào thầy.Dạ thầy cho em hỏi tại sao khi dùng định lý kẹp để tính giới hạn sao phải sử dụng dấu trị tuyệt đối.Xin Cảm ơn thầy

    Thích

    Posted by Trúc mai | 10/03/2015, 00:02
    Reply to this comment

    • Định lý giới hạn kẹp: Nếu g(x) \leq f(x) \leq h(x) với mọi x thuộc D chứa x_0
      và: \lim\limits_{x \to x_0} g(x) = \lim\limits_{x \to x_0} h(x) = A
      thì \lim\limits_{x \to x_0} f(x) = A
      Như vậy em phải tìm 2 hàm g(x) và h(x) sao cho 2 hàm đó tiến đến A khi x tiến đến x_0
      Nếu dự đoán \lim\limits_{x \to x_0} f(x) = 0 thì ta đưa vào trị tuyệt đối để chỉ cần tìm h(x) sao cho: \lim\limits_{x \to x_0} h(x) = 0
      Vì khi đó: 0 \leq |f(x)| \leq h(x) thì \lim\limits_{x \to x_0} |f(x)| = 0 mà như vậy thì có được \lim\limits_{x \to x_0} f(x) = 0 .

      Thích

      Posted by 2Bo02B | 11/03/2015, 08:43
      Reply to this comment

      • em thưa thầy, em có một thắc mắc ạ. Mong thầy giải đáp giúp em ạ.
        tại sao ta có ì\lim\limits_{x \to x_0} |f(x)| = 0 mà như vậy thì có được \lim\limits_{x \to x_0} f(x) = 0 vậy a?
        em cảm ơn thầy.

        Thích

        Posted by linh | 16/05/2017, 01:20
        Reply to this comment

  3. Chào thầy, thầy cho em hỏi em đánh công thức toán trong wordpress hay bị lỗi formula does not parse, em mầy mò thử mãi cách xử lý mà một số công thức vẫn không được. E xin thầy chỉ giúp. E cảm ơn thầy nhiều!!!

    Thích

    Posted by hoctoan2014 | 07/03/2015, 22:19
    Reply to this comment

    • Nếu chưa quen thì em đánh công thức Toán bằng phần mềm Mathtype. Trong phần mềm MathType, mục Preferences, em chọn Cut and Copy Preferences…, đánh dấu chọn vào mục MathML or TeX và chọn LaTeX 2.09 and later.
      Sau khi đánh công thức trong Mathtype xong, em copy và dán vào wordpress. Như vậy sẽ đỡ bị lỗi formula does not parse

      Thích

      Posted by 2Bo02B | 09/03/2015, 10:55
      Reply to this comment

  4. Thầy có thể ví dụ cụ thể về giới hạn lặp khi tiến đến vô cùng đc ko ạ

    Thích

    Posted by trang | 30/03/2014, 17:24
    Reply to this comment
« Bình luận cũ hơn

Bình luận về bài viết này

Translators & RSS

English French RussiaMaths 4 Physics (M4Ps)

Bạn hãy nhập địa chỉ email của mình để đăng ký theo dõi tin tức từ blog này và nhận những bài viết mới nhất qua địa chỉ email.

Join 2 786 other subscribers

Đôi lời

Bạn có thể theo dõi các lời bình liên quan đến lời bình của mình qua email bằng cách chọn dòng thông báo Báo cho bạn khi có người bình luận tiếp theo đề tài này bằng điện thư mỗi khi viết 1 lời bình.

Rất mong các bạn viết lời nhắn bằng tiếng việt có dấu nhé.

Để viết tiếng việt có dấu bạn dùng font chữ Unicode và bảng mã là Unicode UTF-8.

Để biết cách gõ công thức Toán học trong các lời nhắn ở trang web này, mời bạn đọc bài hướng dẫn tại đây hoặc bạn có thể xem bài hướng dẫn dùng MathType tại đây và bài tạo công thức trực tuyến tại đây

Get Well

Lời nhắn mới nhất

Dương Khánh Uyên trong Trang 2
Trần Thái An trong Trang 2
Chúc Chúc trong Xác suất có điều kiện
Hoang Anh trong Khai triển Taylor – Macl…
Trần Trung Đức trong Mẹo phân tích nhanh 1 phân…
Nhung Duong trong Trang 2
khoi trong Khai triển Taylor – Macl…
Minh pham trong Chuỗi Fourier Sine và Cos…
Minh Phạm trong Chuỗi Fourier
Anh Tuấn trong Cực trị (không điều kiện) của…