文档介绍:、连续性与可微性,不仅是出于深刻了解这类函数本身的需要,同时又为后面研究隐函数组的存在性问题打好了基础.
一、 F (x, y) = 0 情形
二、多变量情形
三、方程组情形
因 故
把 看作 的函数,它在 上
严格增,且连续 ( 据条件 (i) ).
特别对于函数
由条
因为 关于 连续,故由
(b) 的结论,根据保号性, 使得
(c) 同号两边伸
++++
- - - -
(c) “同号两边伸”
(d) “利用介值性”
因 关于 连续, 且严
格增,故由 (c) 的结论,依据介值性定理, 存在惟
(d) 利用介值性
++++
- - - -
满足
一的
就证得存在惟一的隐函数:
由 的任意性, 这
若记 则定理结论 得证.
下面再来证明上述隐函数的连续性:
欲证上述 在 连续.
类似于前面 (c) , 使得
由 对 严格增,而
推知
如图 3 所示,
++++
----
.
.
图3 隐函数连续性示意图
小,使得
在 上处处连续.
因此 在 连续. 由 的任意性, 便证得
且当 时,有
类似于前面 (d) ,由于隐函数惟一,故有
最后再来证明 y = f (x) 可微性:
使用微分中值定理, 使得
设 则
由条件易知 F 可微,并有
显然 也是连续函数.
因 都是连续函数, 故 时
并有
注1 定理 1 的条件 (i) ~ (iii) 既是充分条件, 又
是一组十分重要的条件. 例如:
在点 虽
不满足条件 (iv),但仍能确定惟一的隐函数
② (双纽线), 在
点 同样不满足
条件 (iii); 如图 4
所示, 在该点无论多
么小的邻域内, 确实
图4 双纽线图像
用这个较强的条件,一则是使用时便于检验,二
则是在后面的结论中它们还将起到实质性的作用.
注3 必须注意, 定理 1 是一个局部性的隐函数存
在定理.例如从以上双纽线图形看出: 除了(0, 0),
三点以外, 曲线上其余各点处都存在
注 2 条件 (iii) 在证明中的作用只是用来保证在邻
域 内 关于 为严格单调.之所以采
不能确定惟一的隐函数.
局部隐函数 .
注4 在方程 中,
与 的地位是平等
的. 当条件 (iii) 改为 (其它条件不变)
时,将存在局部的连续隐函数
例1 试讨论双纽线方程
所能确定的隐函数
图4 双纽线图像
解 令 它有连续的
求解 分别得到
所以,除 这
三点外,曲线上在其他
图4 双纽线图像
在其他所有点处都存在局部的可微隐函数
所有点处都存在局部的可微隐函数
同理,除 这五点外,曲线上
二、多变量情形
定理2 设函数 F (x1, x2,…, xn ; y) 满足以下条件
(ii) ( 初始条件 );
则有如下结论成立:
(i) 在区域
(iii)
(i)
上具有对一切变量的连续偏导数.
F (x1, x2,…, xn ; y) = 0
惟一确定一个函数
且
(ii) y = f (x1, x2,…, xn ) 在 Δ内连续;
y = f (x1, x2,…, xn )
(iii) y = f (x1, x2,…, xn ) 在 Δ内对各变量有连续偏
导数,且
设有一组方程