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对于反常积分敛散性的判别,我们需要掌握两个重要结论,并能熟练地进行无穷小、无穷大比阶。1 注意到: ∫ 1 x p d x = 1 ( p − 1 ) x p − 1 = 1 p − 1 ⋅ e ( 1 − p ) ln x \int \frac{1}{x^p} \mathrm{d}x = \frac{1}{(p-1)x^{p-1}} = \frac{1}{p-1} \cdot e^{(1-p)\ln x} ∫xp1dx=(p−1)xp−11=p−11⋅e(1−p)lnx 有: (1)无穷区间的反常积分 ∫ 1 ∞ ( 1 / x p ) d x \int_1^\infty (1/{x^p}) \mathrm{d}x ∫1∞(1/xp)dx:在 p > 1 p \gt 1 p>1 时收敛,在 p ⩽ 1 p \leqslant 1 p⩽1 时发散。 ln x 在 ( 1 , ∞ ) \ln x 在 \left(1, \infty \right) lnx在(1,∞) 上恒正, ( 1 − p ) < 0 \left( 1 - p \right) \lt 0 (1−p) 0 \left( 1 - p \right) \gt 0 (1−p)>0 时, lim x → ∞ e ( 1 − p ) ln x = ∞ \lim_{x \to \infty} e^{(1-p)\ln x} = \infty limx→∞e(1−p)lnx=∞, 故发散。(2)无界函数的反常积分 ∫ 0 1 ( 1 / x p ) d x \int_0^1 (1/{x^p}) \mathrm{d}x ∫01(1/xp)dx:在 p < 1 p \lt 1 p 0 \left( 1 - p \right) \gt 0 (1−p)>0 时, lim x → 0 e ( 1 − p ) ln x = e − ∞ = 0 \lim_{x \to 0} e^{(1-p)\ln x} = e^{-\infty} = 0 limx→0e(1−p)lnx=e−∞=0, 故收敛; p = 1 p = 1 p=1 时, 1 p − 1 \frac{1}{p-1} p−11 不存在,故发散; ( 1 − p ) < 0 \left( 1 - p \right) \lt 0 (1−p) |
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