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概念理解
以y=1/(x^2)为例,本章节就是当上/下限无穷时(红色区域)或有瑕点时(绿色区域,0为瑕点)求函数围成的面积。 证明广义积分收敛的方法 收敛和扩散概念的引入将无穷限广义积分或瑕积分(被积函数连续)转变为积分上限/下限函数 (假设b为瑕点) 假如极限存在,称反常积分收敛。 若极限不存在,称反常积分扩散。 求原函数极限法 如上所示,直接求被积函数的原函数,再根据牛顿莱布尼茨公式求极限。 比较审敛法:用函数值的大小判断(如果是瑕积分,只需把上下限改变即可。) 注意f(x)和g(x)大于0 大函数收敛,小函数就收敛。 小函数扩散,大函就数扩散。 柯西判别法:把函数和1/x^p比较 1/(x^p)函数的特殊性质 在[a,∞](a>0) p>1:反常积分是收敛的。 p∞换成x->a+)(i)c在0到∞,两者反常积分收敛。 (ii)c=0,f(x)的量级低于g(x)。如果g(x)的反常积分收敛,那么f(x)的反常积分也收敛。 (iii)c=∞,f(x)的量级高于g(x)。如果g(x)的反常积分扩散,那么f(x)的反常积分也收散。 柯西测试的极限形式:把1换成入,x^p乘过去。瑕积分就把x->∞变为x->a。 x^p变成(x-a)^p,注意p的取值对应情况刚好和无穷积分相反 无穷积分 p>1,入>=0且不等于正无穷,反常函数收敛。 p0可以等于正无穷,反常函数扩散。 入为一个常数:此时1/x^p和函数同一个量级,对p范围的判断就可以判断出函数是否收敛。 入为0:说明函数是收敛函数,收敛函数的无穷限反常积分必然收敛。 入为无穷:此时1/x^p的量级小于函数。 关键就是构造出x^p使得结果为常数或为0。 阿贝尔判断:判断函数相乘结果是否收敛。一个收敛,一个单调有界,瑕积分和无穷限积分区别在于区间范围不同。 分段证明收敛性上下限无穷/上限为无穷,下限为瑕点/但被被积函数的区间存在瑕点时,分开证明收敛性。 两侧无穷限广义积分收敛的条件:证明任一一侧无穷限广义积分都收敛。 错误例子 不能说明无极限广义积分收敛 其中a的选择不影响结果,证明过程 判断上侧趋于无穷的定积分收敛与否小技巧 绝对值和收敛性 f(x)的反常积分 |
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