[prev] [up] 6.4 期中复习补充习题 例 6.4.1 设U⊆R2为开集,函数f:U→R满足:f(x,y)对x连续、对y的偏导数有界,证明:f在U上连续。 证明 给定(x0,y0)∈U,由于U是开集,故存在(x0,y0)的邻域V⊆U。由f(x,y)对x的连续性可得∀ε>0,∃δ(ε,x0,y0)>0,使得∀(x,y)∈V,都有(1)|x−x0|<δ⇒|f(x,y0)−f(x0,y0)|<ε2 由f(x,y)的偏导数有界可得|∂f∂y(x,y)|≤M(M>0)对所有(x,y)∈U成立。由Lagrange中值定理可得(2)f(x,y)−f(x,y0)=∂f∂y(x,ξ)(y−y0)⇒|f(x,y)−f(x,y0)|≤M|y−y0| 取δ′=min{δ,ε2M}>0,则有(3)∥(x,y)−(x0,y0)∥<δ′⇒|x−x0|<δ′<δ⇒|f(x,y0)−f(x0,y0)|<ε2⇒|y−y0|<δ′⇒|f(x,y)−f(x,y0)|≤δ′M<ε2 因此(4)|f(x,y)−f(x0,y0)|≤|f(x,y)−f(x,y0)|+|f(x,y0)−f(x0,y0)|<ε 由(x0,y0)的任意性可知f在U上连续。 ◻ 例 6.4.2 设D⊆R2为有界开集,函数f:D―→R∈C(D―)满足f∈C2(D),且(5){Δf=f,(x,y)∈Df=φ(x,y),(x,y)∈∂D 证明: (1) 若φ≥0对所有(x,y)∈∂D成立,则f≥0对所有(x,y)∈D成立。 (2) 若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)为f在D―上的最小值点。假设f(x0,y0)<0,则(x0,y0)∈D;又f∈C2(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f≥0对所有(x,y)∈D成立。 (2) 记m:=min(x,y)∈∂Df(x,y)>0、X:=max(x,y)∈∂Dx<+∞。构造函数(6)g(x,y):=f(x,y)−mex−X,(x,y)∈D 计算可得(7)Δg=Δf−mΔex−X=f−mex−X=g,(x,y)∈Dg=f−mex−X≥f−m≥0,(x,y)∈∂D 由(1)可得g≥0对所有(x,y)∈D成立,因此(8)f(x,y)=g(x,y)+mex−X≥mex−X>0,(x,y)∈D 故f>0对所有(x,y)∈D成立。 ◻ [prev] [up]