反常積分計算細節

2021-07-24 22:55:28 字數 1869 閱讀 3491

@(微積分)

反常積分總共就分兩類:

針對第二類,有如下的計算技巧。∫b

af(x

)dx

設在(a,b]上,在a處是暇點。

limx→a

+f(x

)(x−

a)δ存

在,δ∈

(0,1

) 則積分收斂。

設在[a,b)上,b處是暇點。

limx→b

−f(x

)(x−

b)δ存

在,δ∈

(0,1

) 則積分收斂。

我們說在(0

,+∞)

上看積分的收斂性是考慮被積函式要更快趨近於0,而在(0,1)區間上,是說f(x)更慢趨近於0,本質都是讓函式的曲線更快靠近參考線。只不過乙個水平,乙個垂直。因此當函式更快靠近水平線時,將更慢靠近垂直,反之亦然。

上面是自己剛剛想明白的。

具體為什麼,待思考證明。

20161222 update:

回頭更新這部分的理論支撐:原來根子還是在這些大師的定理中,柯西,阿貝爾,狄利克雷。。。

上面用到的就是在有限區間內瑕積分柯西審斂法。

在(a,b]區間上,x = a是瑕點,則計算

lim(x−

a)pf

(x) 是否存在。具體分為

0<

p<

1 時極限存在,則收斂。p=

1 時,即

lim(x−

a)f(

x)極限大於0或者無窮大,都可以說明積分發散。

而對於無窮區間的積分,用的是

limxpf

(x) .當

p>

1 時,極限存在則積分收斂。p=

1 時,

limxf(

x)極限大於0或者為無窮大,則積分發散。

具體的理論證明這裡不展開,只是更新下這個是什麼。以及如何用。

關於無窮積分的收斂準則,多說一句,有些積分可以拆分為兩個函式之積,其中乙個單調有界,另乙個積分收斂,則總體收斂。

比如判斷乙個積分:i=

∫+∞0

1(1+

xa)l

n(1+

xb)d

x ,其中a>0,b>0若該積分收斂,則必有:a>1,b<1.

分析:這種問題如果不掌握上面的理論,則很難下手。如同2023年的反常積分,如果不知道如何用柯西審斂法來做,也很難解決。

這裡,可以看到拆分為兩個函式之積,同時區間可以拆分。因為在(0

,1)上

和(1,

+∞) 是不一樣的。 i=

∫+∞0

1(1+

xa)l

n(1+

xb)d

x=∫1

01(1

+xa)

ln(1

+xb)

dx+∫

+∞11

(1+x

a)ln

(1+x

b)dx

在(0,1)上,11

+xa 是單調減且有界的函式,那麼根據阿貝爾判別法,只用使得∫1

01ln

(1+x

b)dx

收斂即可。可見在x=0處是瑕積分,那麼就可以用柯西審斂定理,構造:

limx→0

+(x−

0)pl

n(1+

xb)=

xpxb

,p∈(

0,1)

所以b <1時極限存在。

同理在(1,

+∞) 上,ln

(1+x

b)是單調遞減且有界的,只用關注∫+

∞11(

1+xa

) ,由p積分可知,a>1時積分收斂。

第20章 反常積分 基本概念

20.2 關於無窮區間的積分 20.3 比較判別法 20.4 極限比較判別法 20.5 p判別法 20.6 絕對收斂判別法 主要內容 考慮積分 b af x dx ab f x dx 當函式f f 在區間 a,b role presentation style position relative a...

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