与えられた問題は、二変数関数 $f(x, y) = \frac{xy^2}{x^2 + y^4}$ の $(x, y) \to (0, 0)$ における極限を求める問題です。

解析学多変数関数極限二重極限経路依存性
2025/8/4

1. 問題の内容

与えられた問題は、二変数関数 f(x,y)=xy2x2+y4f(x, y) = \frac{xy^2}{x^2 + y^4}(x,y)(0,0)(x, y) \to (0, 0) における極限を求める問題です。

2. 解き方の手順

この極限が存在するかどうかを調べるために、様々な経路に沿って (0,0)(0, 0) に近づけてみます。
まず、 y=0y = 0 に沿って近づけてみます。このとき、 f(x,0)=x02x2+04=0x2=0f(x, 0) = \frac{x \cdot 0^2}{x^2 + 0^4} = \frac{0}{x^2} = 0 (x0x \neq 0)となります。したがって、この経路に沿って (x,y)(0,0)(x, y) \to (0, 0) とすると、極限は0です。
次に、x=y2x = y^2 に沿って近づけてみます。このとき、 f(y2,y)=y2y2(y2)2+y4=y4y4+y4=y42y4=12f(y^2, y) = \frac{y^2 \cdot y^2}{(y^2)^2 + y^4} = \frac{y^4}{y^4 + y^4} = \frac{y^4}{2y^4} = \frac{1}{2} (y0y \neq 0)となります。したがって、この経路に沿って (x,y)(0,0)(x, y) \to (0, 0) とすると、極限は12\frac{1}{2}です。
極限が異なる経路によって異なる値を取るため、二重極限は存在しません。

3. 最終的な答え

極限は存在しない。

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