如何理解多变量函数的极限?

多变量函数的极限是单变量函数极限的扩展,让我们从数列极限的直观开始学习。

1 数列极限的直观

在古希腊的时候,人们就知道可以用等边多边形的面积来逼近圆形的面积:

假设用来表示内接等边边形的面积,那么可以用一个数列来描述这个逼近过程:

这个数列的极限就是圆形的面积:

可以通过直角坐标系中的图像来展示该数列极限,可以看到随着的增加,数列越来越逼近圆形的面积:

数列极限在《单变量微积分》有详细讲解,这里只是提下梗概。

2 函数极限的直观
2.1 单变量函数的极限

对于更一般的单变量函数的极限(数列可以看作是定义域为自然数的函数):

如果将看作,在的去心邻域内,从左侧或右侧逼近的点列:

那么极限可以解读为,当沿着上述的点列逼近时,对应的函数值也不断逼近

2.2 多变量函数的极限

这种观点是可以推广到多变量函数的极限上去的,比如二元函数的极限:

其中的可以看作,在的去心邻域内,从四面八方逼近的点:

那么二元函数的极限就是,当沿着上述的点逼近时,对应的函数值也不断逼近(下图如果把画出来就太乱了,不过还是可以看出,沿着这些点,对应的函数值都逼近于同一个值):