在二维欧几里得空间中,我们常常用邻域来描述一个点周围的“微小区域”。对于一个点
一、定义与基本公式
1、圆邻域(开圆盘)
圆邻域使用欧几里得距离,也称为
用平方来表示,可以写作
这种定义下的邻域是一个以
2、方邻域(开方形)
方邻域通常利用无穷范数(或称为切比雪夫距离)来定义。对于给定
这实际上描述了一个以
二、邻域间的包含关系及不等式证明
在二维空间中,可以定义两种常用的向量范数:欧几里得范数和无穷范数。设对于向量
它们之间满足以下不等式:
考虑邻域中心的平移,即设
- 如果
,则必有 换句话说,任何在圆邻域 内的点必定满足 和 ,即 - 另一方面,如果
,即 且 ,则有 即点 必定落在半径为 的圆邻域内,从而
因此,我们得到了如下包含关系:
这表明虽然两种邻域在拓扑意义上是等价(都可以作为生成拓扑的基),但在度量具体估计上存在尺度上的不同。
三、在函数极限与连续性证明中的应用
在讨论二元函数
这里用的是 圆邻域 的定义,因为条件自然转化为欧几里得距离小于
有时,为了简化估计,我们也可能使用 方邻域 定义:
虽然这种证明方式与使用圆邻域在逻辑上是等价的,但在选取
你同样能保证在圆邻域内成立;反之亦然,在选取
四、总结
-
圆邻域
由公式 给出,是以欧几里得距离为基础的“圆形”区域.
-
方邻域
由公式 给出,是以无穷范数为基础的“正方形”区域.
-
利用范数之间的不等式
我们可以证明两种邻域存在如下包含关系:
在实际应用中(例如在证明极限存在或讨论连续性时),选择哪一种邻域主要取决于证明的便利性及后续估计的需要。两者在拓扑意义上是等价的,但在具体估计常数时,如
以上推导和公式详细展现了二元函数中圆邻域与方邻域的定义、公式推导以及二者之间的区别和联系.