6.4 期中复习补充习题

例 6.4.1 UR2为开集,函数f:UR满足:f(x,y)x连续、对y的偏导数有界,证明:fU上连续。

证明 给定(x0,y0)U,由于U是开集,故存在(x0,y0)的邻域VU。由f(x,y)x的连续性可得ε>0δ(ε,x0,y0)>0,使得(x,y)V,都有(1)|xx0|<δ|f(x,y0)f(x0,y0)|<ε2f(x,y)的偏导数有界可得|fy(x,y)|MM>0)对所有(x,y)U成立。由Lagrange中值定理可得(2)f(x,y)f(x,y0)=fy(x,ξ)(yy0)|f(x,y)f(x,y0)|M|yy0|δ=min{δ,ε2M}>0,则有(3)(x,y)(x0,y0)<δ|xx0|<δ<δ|f(x,y0)f(x0,y0)|<ε2|yy0|<δ|f(x,y)f(x,y0)|δM<ε2 因此(4)|f(x,y)f(x0,y0)||f(x,y)f(x,y0)|+|f(x,y0)f(x0,y0)|<ε(x0,y0)的任意性可知fU上连续。

例 6.4.2 DR2为有界开集,函数f:DRC(D)满足fC2(D),且(5){Δf=f,(x,y)Df=φ(x,y),(x,y)D 证明:

(1)

φ0对所有(x,y)D成立,则f0对所有(x,y)D成立。

(2)

φ>0对所有(x,y)D成立,则f>0对所有(x,y)D成立。

证明 (1) 设(x0,y0)fD上的最小值点。假设f(x0,y0)<0,则(x0,y0)D;又fC2(D),由Fermat引理可知(x0,y0)为驻点,且0>f(x0,y0)=Δf(x0,y0)=trHf(x0,y0)0,矛盾!故f(x0,y0)0,即f0对所有(x,y)D成立。

(2) 记m:=min(x,y)Df(x,y)>0X:=max(x,y)Dx<+。构造函数(6)g(x,y):=f(x,y)mexX,(x,y)D 计算可得(7)Δg=ΔfmΔexX=fmexX=g,(x,y)Dg=fmexXfm0,(x,y)D 由(1)可得g0对所有(x,y)D成立,因此(8)f(x,y)=g(x,y)+mexXmexX>0,(x,y)Df>0对所有(x,y)D成立。