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Sobre la existencia de límites de multivariable de funciones racionales

Límite estándar relacionados con contraejemplos en multivariable cálculo incluir límites como

$$\lim_{(x,y) \to (0,0)} \frac{2xy}{x^2 + y^2}$$

que tiende a $0$ si el origen es abordado a lo largo de $x=0$ o $y=0$, pero los enfoques $1$ si el origen es abordado a lo largo de la línea de $x=y$. Esto implica que el límite no existe.

De hecho, no racional de las funciones para las que el límite existe (y es el mismo) a lo largo de todas las líneas que contengan $(x_0, y_0)$, y, sin embargo, el límite no existe. Por ejemplo, si tenemos en cuenta

$$\lim_{(x,y) \to (0,0)} \frac{2xy^2}{x^2 + y^4}$$

el límite es de $0$ a lo largo de líneas de la forma $y=\alpha x$ pero $1$ a lo largo de la curva de $y^2 = x$.

Me preguntaba si podríamos tener una más general contraejemplo de este tipo.

Supongamos $g(x,y)$ $f(x,y)$ son de dos polinomios de variable definida en un subconjunto abierto de $\mathbb{R}^2$ que contiene el origen tal que $\lim_{(x,y) \to (0,0)} f(x,y) = \lim_{(x,y) \to (0,0)} g(x,y) = 0$.

Además, suponga que la función racional $$\frac{f(x,y)}{g(x,y)}$$

tiende a algunas límite de $L$ al $(0,0)$ se acercó a lo largo de las curvas de la forma $y=\alpha x^{\beta}$ donde $\alpha \in \mathbb{R}$ $\beta>0$ (el límite de $L$ es independiente de la curva). De lo anterior se sigue que

$$\lim_{(x,y) \to (0,0)} \frac{f(x,y)}{g(x,y)} = L?$$

3voto

Gio67 Puntos 36

Tome $f(x,y)=xy$$g(x,y)=x-y$. A continuación, $$\frac{f(x,a x^b)}{g(x,a x^b)}=\frac{a x^{b+1}}{x-ax^b}.$$ Tenga en cuenta que $a=1$ $b=1$ no están permitidos. Si $b< 1$ consigue $$\frac{f(x,x^b)}{g(x,x^b)}=\frac{x^{b+1}}{x^b(x^{1-b}-a)} =\frac{x}{x^{1-b} -}\a \frac{0}{0-a}=0.$$ Si $b> 1$ consigue $$\frac{f(x,x^b)}{g(x,x^b)}=\frac{x^{b+1}}{x(1-ax^{b-1})} =\frac{x^b}{1-ax^{b-1}}\a \frac{0}{1-0}=0$$ y si $b=1$ consigue $$\frac{f(x,x)}{g(x,x)}=\frac{x^{2}}{x(1-a)} =\frac{x}{1}\\frac{0}{1}=0$$ desde $a\ne 1$. Sin embargo, el límite no existe, ya que si se toma $y=x+x^3$ consigue $$\frac{f(x,x+x^3)}{g(x,x+x^3)}=\frac{x^2+x^4}{x^3} =\frac{1+x^2}{x}\to \infty$$ como $x\to 0^+$.

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