反常积分中怎么找瑕点,微积分手写笔记

我们已经学习了有限区间上的积分,但是对于无限的情况和区间有奇点的情况还不能理解。 这需要无限积分和缺陷积分,看起来非常有趣。

生长和衰减的速度通过前一章的内容,我们已经可以做一些总结,在罗必达定律中,fx ) g )且f,g 0,则x时,f ) x )/g ) x )0; fx ) g ) x )且f,g 0时,x时,f ) x )/gx )

异常积分收敛和发散异常积分定义如下。

从定义来看,也就是说普通积分的上限n是。 极限存在则收敛,否则发散。

积分表示面积,如果收敛,面积是有限的,如下图所示,面积最终是恒定的。

在发散的情况下,面积是无限的,例如是平行于x轴的直线。

异常积分http://www.Sina.com/http://www.Sina.com /

  示例1

也可以写得更短:

http://www.Sina.com/http://www.Sina.com /

上限为时,1/x的积分发散。 这与直觉相反,被积函数fx )=1/x随着x的增大而减小,但衰减速度还不是“快”,而是发散的。

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到此为止,如果还想继续探索的话,就看看p的可取范围吧。 首先,p的值不能为1。 在p 1的情况下,

在p 1的情况下,

在这个示例中,在p 1的情况下发散,在p 1的情况下收敛。

审查收敛法我们通常对异常积分是发散还是收敛感兴趣,但计算极限往往令人沮丧。 幸运的是,了解增长和衰减速度,用更快或更慢的函数替换被积函数,判断异常积分收敛性的方法就是审查收敛法。

审查收敛法大概记述如下。

x且f,g0时,

在fx ) gx )即f ) x/g ) x ) 1的情况下,g ) x ) f ) x )且收敛的情况下,g ) x ) f ) x )并且发散的情况下都是发散的例子165http://www.Sina .中

要求解原函数,需要换成三角,经过几个列变换后再求解极限。 也可能使用洛匹塔尔定律。 ……现在,试着用审查收敛法来判断吧。

所以答案会发散。

这里需要注意的是,相似异常积分的下限是1。 这样做有两个理由。 第一,当然分母不会为0。 二是上限为,下限不会成为影响结果的主要原因。 在异常积分中,关注了朝向的末尾。 下限写1只是简单易懂的写,实际上可以写为大于0的任意数。

例2http://www.Sina.com/http://www.Sina.com /

  示例2

结果收敛了。

例3http://www.Sina.com/http://www.Sina.com/http://www.Sina.com /

结果收敛,其中所用的衰减率为1 x x2,- x2 -x

缺陷积分定积分的奇点

这很简单,

这个答案正确吗?

我们很熟悉1/x2的图像。 积分表示面积。 那么,那不是负数。 一定是哪里有问题。

  如果只计算x ≥ 0时的面积:

  这个结果是无意义的,对1/x2在[0,1]上积分没有任何意义。换个角度看这个问题,假设积分下限是是一个无限接近0的数值,结果趋近于∞,这个积分是发散的。

  在这个例子中,将0称为积分的奇点,对于不同的积分来说,奇点也不同。积分在奇点上是无意义的。

  结论是,如果我们这计算时不注意积分的奇点,很容易导致计算错误。看来在今后的积分运算中又多了一条注意事项。

瑕积分的定义

  将存在奇点的积分称为瑕积分,用数学符号表示就是:

  需要注意的是a是从右侧接近0,这实际上和处理无穷的思路是一样的。

  就是一个典型的瑕积分,奇点是0,结果是∞。

收敛和发散

  与反常积分一样,我们关注的是瑕积分在奇点的收敛性。

  当x→0+时:

 

  当x→+∞时:

 

  这里用红色的被积函数表示发散,绿色表示收敛,很容易对其进行计算。

  可以通过图像直观地了解一下:

示例

  判断的收敛性

  看起来很简单,

  当x→∞时,1/x2的积分是收敛的,所有结论是收敛。

  真相确实如此吗?1/x – 3)2的图像如下:

 

  看起来没那么简单了,答案应该是发散才对。问题的原因就在于积分存在奇点,就是x = 3。一个简单的判定奇点判定法是当x = 3时被积函数没有意义。

 

  等式右侧的第一个积分跨越了奇点,在奇点一节中提到过:积分在奇点上是无意义的,如果一个积分跨越了奇点,那么这个积分就是发散的。所以最后答案是发散。

综合示例

 

示例1

  判断积分的收敛性

  其结果是在-1和1之间波动,所以题目积分是不可积的。

  更简单的方法是在0和∞之间,cosx的图像是来回摆动的,并未趋近于某个值,可以直接得出不可积的结论。

示例2

  判断积分的收敛性

  积分的奇点是0,需要判断这奇点上是否是收敛的。

  先用分部积分求解,

 

  极限是0·∞型,需要对其进行转换以便使用洛必达法则,

  题目积分在奇点收敛于0,最终收敛于-4。

示例3

  判断积分的收敛性

  积分的奇点是0,积分跨越了奇点,需要分成两半:

  题目积分在奇点收敛于0,最终收敛于6。

示例4

  曲线fx) = 1/x绕x轴旋转,求x在[1, ∞)上形成图形的表面积和体积。

 

  上面的计算通过弧长计算表面积(弧长和表面积可参见数学笔记25——弧长和曲面面积),再利用审敛法求反常积分。这看起来没什么问题,但是有些繁琐。由于我们已经知道1/x在x→∞上是发散的,所以可以直接判断表面积也发散。 

  根据圆盘法(圆盘法可参见数学笔记17——定积分的应用2(体积))求计算体积: 

 

   作者:我是8位的

  出处:http://www.cnblogs.com/bigmonkey

  本文以学习、研究和分享为主,如需转载,请联系本人,标明作者和出处,非商业用途! 

转载于:https://www.cnblogs.com/bigmonkey/p/8000196.html

一分快3单双技巧答案应该是发散才对。问题的原因就在于积分存在奇点,就是x = 3。一个简单的判定奇点判定法是当x = 3时被积函数没有意义。

 

  等式右侧的第一个积分跨越了奇点,在奇点一节中提到过:积分在奇点上是无意义的,如果一个积分跨越了奇点,那么这个积分就是发散的。所以最后答案是发散。

综合示例

 

示例1

  判断积分的收敛性

  其结果是在-1和1之间波动,所以题目积分是不可积的。

  更简单的方法是在0和∞之间,cosx的图像是来回摆动的,并未趋近于某个值,可以直接得出不可积的结论。

示例2

  判断积分的收敛性

  积分的奇点是0,需要判断这奇点上是否是收敛的。

  先用分部积分求解,

 

  极限是0·∞型,需要对其进行转换以便使用洛必达法则,

  题目积分在奇点收敛于0,最终收敛于-4。

示例3

  判断积分的收敛性

  积分的奇点是0,积分跨越了奇点,需要分成两半:

  题目积分在奇点收敛于0,最终收敛于6。

示例4

  曲线fx) = 1/x绕x轴旋转,求x在[1, ∞)上形成图形的表面积和体积。

 

  上面的计算通过弧长计算表面积(弧长和表面积可参见数学笔记25——弧长和曲面面积),再利用审敛法求反常积分。这看起来没什么问题,但是有些繁琐。由于我们已经知道1/x在x→∞上是发散的,所以可以直接判断表面积也发散。 

  根据圆盘法(圆盘法可参见数学笔记17——定积分的应用2(体积))求计算体积: 

 

   作者:我是8位的

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风君子

独自遨游何稽首 揭天掀地慰生平

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