首先让我给你一个函数极限的定义。我将尝试用它来实现一些通用性,所以让$(M,d_M),(N,d_N)$是度量空间(如果您愿意,您可以考虑$\mathbb{R}^2$或$\mathbb{R{$,使用规范$|\cdot||_2$和$|\cdot|$导出的常规度量):
定义:设$f:M\到N$,$x_0$为N$中$M$,$a\的极限点。然后$$\lim_{x\到x_0}f(x)=a$$如果$\lip_{n\to\infty}f(x_n)=每个序列的$(x_n)_{n\inmathbb{n}$在$M\setminus\{x_0\}$s.t.$\lim到infty{x_n=x_0$。
这是限额的$\epsilon$-$\delta$-标准的替代公式,即与此等价。另一个用途是简化空间$\mathbb{R}^n$中序列的收敛性:
定理:设$v_k=(x_1^{(k)},\dots,x_n^{$(v_k)_{k\in\mathbb{N}}$收敛,当每$(x_i^{(k)})_{k\in\mathbb{N}}$收敛,$$\lim_{k\ to \infty}v_k=\begin{pmatrix}\lim_{k\ to \infty}x_1^{(k)}\\vdots\\lim_{k\ to \infty}x_N^{(k)}\end{pmatrix}$$
换句话说,$\mathbb{R}^n$中的序列收敛,当每个坐标序列都收敛时,并且极限是可计算的。(我现在不证明这一点,但如果您想亲自尝试,一个简单的方法是首先显示$\mathbb{R}^n$上的每个范数都是等价的,然后为这个问题选择一个合适的范数(提示:$\infty$-norm))
现在,让我们来解决您的问题,并评估$$\lim_{(x,y)\to(0,0)}f(x,y)=\lim_{(x,y)\to(0,0)}\frac{x^3y}{x^2+y^2}$$
我们必须证明,对于每个收敛到$(0,0)$的序列$(v_n)_{n\in\mathbb{n}}$in$\mathbb{R}^2\setminus\{(0,O)\}$真实的序列$(f(v_n)){n\in\mathbb{n}}$收敛到相同的极限。这个极限就是函数在该点的极限。
设$(v_n)_{n\in\mathbb{n}}$是$\mathbb{R}^2\setminus\{(0,0)\}$s.t.$\lim_{n\to\infty}v_n=(0,零)$中的一个序列。然后如上所述,对于$v_n=(x_n,y_n)$,$\lim_{n\to\infty}x_n=0$和$\lim _{n\to \infty}y_n=0$。注意,这些限制现在发生在$\mathbb{R}$上。
现在,对于任何$n\in\mathbb{n}$s.t.$x_n\neq0$,我们都有
$$|f(v_n)|=|\压裂{x_n^3y_n}{x_n ^2+y_n^2}|=\压裂{|x_n|x_n^2|y_n|}{xn ^2+y_n^2{leq\压裂{|x_n |xn ^2 |y_n |}{x_n^2}=|x_ny_n|$$
如果$x_n=0$,那么无论如何$|f(v_n)|=0\leq|x_ny_n|$。因此$|f(v_n)|\leq|x_ny_n|$f.a.$n\in\mathbb{n}$。由于$\lim_{n\to\infty}y_n=0$和$\lim _{n\to \infty}x_n=0$s,我们有$\lim2 _{n\ to \inffy}|x_ny_n|=0$,因此通过Sandwich-Theorem和
$$0\leq|f(v_n)|\leq| x_ny_n|$$
我们导出$\lim{n\to\infty}|f(vn)=0$,即$\lim{n\to\ infty{f(vn=0$。
由于这个序列$(v_n)_{n\in\mathbb{n}}$是任意的,所以我们得到$\lim_{(x,y)\to(0,0)}f(x,y)=0$。
最后,我想指出的是,通过考虑每个可能收敛到某一点的序列,这种方法非常符合你的直觉,即考虑通向这一点的每一条可能的路径,特别是在更高的维度中,你真的可以自由地走一条路径有一个序列。
编辑:注意,在计算极限时,我使用了很多经典的一维实数分析中的概念,因为我们正在研究一个进入$\mathbb{R}$的函数。例如,我使用$$\lim_{n\to\infty}a_n=0\text{iff}\lim_a_n=0$$来表示实数序列$(a_n)$以及Sandwich-Theorem,即。
定理:如果$(a_n){n\in\mathbb{n}},(b_n)_{n\in \mathbb{n},,(c_n _{n\to\infty}a_n=lim_{n\t到infty{c_n$,然后$$lim_}b_n=lim到infty$$
这当然很大程度上依赖于现实的秩序。但即使在一般情况下,我个人也发现简化为序列是一种可以理解的方法。注意,恐龙蛋也有很好的方法来解决这个问题,在哪里一定要看一看。
EDIT2(编辑2):正如马克·维奥拉指出的那样,每一条可能的路径是一个非常笼统的语句,根本没有在$xn$和$yn$之间强加关系。您可以特别正式地观察到,对于$((x_n,y_n))_{n\in\mathbb{n}}$的收敛,坐标收敛是必要的和充分的分别地.