2変数関数の連続性について

一般に,多変数関数の連続性は,1変数関数よりも強い条件である. 例えば,次のような簡単な2変数関数ですら,その連続性は複雑である. \begin{align*} f(x,y)=\frac{xy}{x^2+y^2}\quad(x,y)\ne(0,0),\quad f(0,0)=0. \end{align*} 実際,問題となるのは原点のときであるが,直線 \( y=ax \) に沿っての極限を考えると \( x\ne 0\) のとき \( f(x,ax)=\frac{a}{1+a^2} \) であるので, 曲面 \( z=f(x,y) \) の, 直線 \( y=ax \) 上での切片は次のようになる. このページ下方にある mathematica によるグラフと合わせてみるとより深く理解できるだろう.

右側の円は \( (x,y) \) 平面を上から見たときに, 直線 \( y=ax \) の傾きを表している. ここで theta は \( a=\tan \theta \) である (単位は度数法で与えている). そして右側のグラフは, その直線上での 曲面 \( z=f(x,y) \) の切片である.

操作方法:
←(キーボードの左キー):パラメータ \( \theta \) を減少させる.
→(キーボードの右キー):パラメータ \( \theta \) を増加させる.

以下にmathematicaで作成した3Dグラフを用意しました. 図形をドラッグすることにより,回転させることができます. 原点付近において,複雑な振る舞いをしていることが見て取れると思います. これはIEで実行することができます. また,Chromeの場合は一度ダウンロードして,Wolfram cdf playerにて実行することになります. 他のブラウザでは試していないので分かりません.

3DPlot

Last modified 2017年10月18日