Vamos con una orientación.
Presentamos un contraejemplo, para poner en evidencia que la proposición de tu enunciado es Falsa.
Considera la función cuyo dominio es R2, y cuya expresión es:
f(x,y) =
x*y/(x2+y2) si (x,y) ≠ (0,0),
0 si (x,y) = (0,0).
Luego, puedes demostrar para el punto (0,0):
a)
que su derivada parcial con respecto a x existe y vale 0, con lo que tienes que sus derivadas parciales en las direcciones de los vectores <1,0> y <-1,0> son iguales a cero;
b)
que su derivada parcial con respecto a y existe y vale 0, con lo que tienes que sus derivadas parciales en las direcciones de los vectores <0,1> y <0,-1> son iguales a cero;
c)
que las expresiones de sus derivadas direccionales para vectores unitarios no paralelos a los ejes coordenados, cuya expresión señalamos con: v = , con |v| = 1 (observa que las componentes del vector unitario son ambas distintas de cero), quedan (observa que aplicamos la definición de derivada direccional de una función en un punto):
fv(0,0) =
= Lím(t→0) f[(0+t*a,0+t*b) - f(0,0) ]/t =
cancelas términos nulos en el argumento del primer término del numerador, reemplazas el valor de la función en (0,0), y queda:
= Lím(t→0) f[(t*a,t*b) - 0 ]/t =
cancelas términos nulos, y queda:
= Lím(t→0) f(t*a,t*b)/t =
sustituyes la expresión de la función evaluada en el numerador, y queda:
= Lím(t→0) a*t*b*t / ( (a*t)2+ (b*t)2 ) =
reduces factores semejantes en el numerador, resuelves potencias y extraes factor común en el numerador, y queda:
= Lím(t→0) a*b*t2 / t2*(a2+ b2) =
simplificas factores, resuelves el límite, y queda:
= a*b/(a2+ b2).
Luego, observa que hasta aquí tienes demostrado que la función admite derivadas en todas direcciones en el origen de coordenadas,
por lo que queda que plantees la definición de diferenciabilidad de la función en (0,0), y verás que esta función no es diferenciable en este punto (te dejo la tarea).
Luego, tienes que la función que hemos presentado admite derivadas en todas direcciones en el punto (0,0), pero no es diferenciable en dicho punto.
Espero haberte ayudado.