一元函数积分学的概念与性质

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一元函数积分学的概念与性质

2024-03-10 13:35| 来源: 网络整理| 查看: 265

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一元函数积分学的概念与性质

一、七大性质 f ( x ) f(x) f(x) 为奇函数 ⇒ f ′ ( x ) \Rightarrow f'(x) ⇒f′(x) 为偶函数; f ( x ) f(x) f(x) 为偶函数 ⇒ f ′ ( x ) \Rightarrow f'(x) ⇒f′(x) 为奇函数; f ( x ) f(x) f(x) 是以 T T T 为周期的周期函数 ⇒ f ′ ( x ) \Rightarrow f'(x) ⇒f′(x) 是以 T T T 为周期的周期函数; f ( x ) f(x) f(x) 为奇函数 ⇒ { ∫ 0 x f ( t ) d t 为 偶 函 数 , ∫ a x f ( t ) d t 为 偶 函 数 ( a ≠ 0 ) . \Rightarrow \left\{\begin{matrix}\int_{0}^{x}f(t)dt 为偶函数, \\ \int_{a}^{x}f(t)dt 为偶函数(a\ne0).\end{matrix}\right. ⇒{∫0x​f(t)dt为偶函数,∫ax​f(t)dt为偶函数(a​=0).​ f ( x ) f(x) f(x) 为偶函数 ⇒ { ∫ 0 x f ( t ) d t 为 奇 函 数 , ∫ a x f ( t ) d t 不 确 定 ( a ≠ 0 ) . \Rightarrow \left\{\begin{matrix}\int_{0}^{x}f(t)dt 为奇函数, \\ \int_{a}^{x}f(t)dt 不确定(a\ne0).\end{matrix}\right. ⇒{∫0x​f(t)dt为奇函数,∫ax​f(t)dt不确定(a​=0).​ { f ( x ) 是 以 T 为 周 期 的 周 期 函 数 , ∫ 0 T f ( x ) d x = 0 ⇒ { ∫ 0 x f ( t ) d t 是 以 T 为 周 期 的 周 期 函 数 , ∫ a x f ( t ) d t 是 以 T 为 周 期 的 周 期 函 数 ( a ≠ 0 ) . \left\{\begin{matrix} f(x)是以T为周期的周期函数, \\ \int_{0}^{T}f(x)dx=0\end{matrix}\right.\Rightarrow\left\{\begin{matrix}\int_{0}^{x}f(t)dt是以T为周期的周期函数, \\ \int_{a}^{x}f(t)dt是以T为周期的周期函数(a\ne0).\end{matrix}\right. {f(x)是以T为周期的周期函数,∫0T​f(x)dx=0​⇒{∫0x​f(t)dt是以T为周期的周期函数,∫ax​f(t)dt是以T为周期的周期函数(a​=0).​ f ( x ) f(x) f(x) 是以T为周期的周期函数 ⇒ ∫ 0 T f ( x ) d x = ∫ a a + T f ( x ) d x \Rightarrow\int_{0}^{T}f(x)dx=\int_{a}^{a+T}f(x)dx ⇒∫0T​f(x)dx=∫aa+T​f(x)dx , ∀ \forall ∀ 常数 a a a 。 二、积分比大小 1. 用几何意义

①: ∫ a b f ( x ) d x = F ( b ) − F ( a ) \int_{a}^{b}f(x)dx=F(b)-F(a) ∫ab​f(x)dx=F(b)−F(a) ②: ∫ x 0 x f ′ ( t ) d t = f ( x ) − f ( x 0 ) \int_{x_0}^{x}f'(t)dt=f(x)-f(x_0) ∫x0​x​f′(t)dt=f(x)−f(x0​) ③: ∫ − a a f ( x ) d x = { 2 ∫ 0 a f ( x ) d x , f ( x ) = f ( − x ) , 0 , f ( x ) = − f ( − x ) . \int_{-a}^{a}f(x)dx=\left\{\begin{matrix}2\int_{0}^{a}f(x)dx, f(x)=f(-x), \\ 0, f(x)=-f(-x).\end{matrix}\right. ∫−aa​f(x)dx={2∫0a​f(x)dx,f(x)=f(−x),0,f(x)=−f(−x).​

2. 用保号性

①:看出正负,如 ∣ x ∣ ≥ 0 |x|\ge0 ∣x∣≥0 ;当 x ∈ [ π , 2 π ] x\in[\pi,2\pi] x∈[π,2π] 时, sin ⁡ x ≤ 0 \sin x\le0 sinx≤0 等; ②:作差, I 1 − I 2 I_1-I_2 I1​−I2​ ,再换元,常用 x = π ± t x=\pi\pm t x=π±t , x = π 2 ± t x=\frac{\pi}{2}\pm t x=2π​±t 。

三、定积分定义 1. 基本形

将 n + i ( a n + b i , a b ≠ 0 ) n+i(an+bi,ab\ne0) n+i(an+bi,ab​=0) , n 2 + i 2 n^2+i^2 n2+i2 , n 2 + n i n^2+ni n2+ni 等式子凑为 i n \frac{i}{n} ni​ 即可。

2. 放缩形

通常使用夹逼准则处理,或者放缩后再凑为基本形。

3. 变量形

在通项中含 x n i \frac{x}{n}i nx​i ,考虑使用以下式子: lim ⁡ n → ∞ ∑ i = 1 n f ( 0 + x − 0 n i ) x − 0 n = ∫ 0 x f ( t ) d t . \lim_{n\to\infty}\sum_{i=1}^{n}f\left(0+\frac{x-0}{n}i\right)\frac{x-0}{n}=\int_{0}^{x}f(t)dt. n→∞lim​i=1∑n​f(0+nx−0​i)nx−0​=∫0x​f(t)dt.

四、反常积分判敛 1. 概念

①: ∫ a + ∞ f ( x ) d x \int_{a}^{+\infty}f(x)dx ∫a+∞​f(x)dx 叫无穷区间上的反常积分; ②: ∫ a b f ( x ) d x \int_{a}^{b}f(x)dx ∫ab​f(x)dx ,其中 lim ⁡ x → a + f ( x ) = ∞ \lim_{x\to a^+}f(x)=\infty limx→a+​f(x)=∞ , a a a 叫瑕点,此积分叫无界函数的反常积分。

2. 判别

①:要求每个积分有且仅有一个奇点; ②:尺度: { ∫ 0 1 1 x p d x { 0 < p < 1 时 收 敛 p ≥ 1 时 发 散 ∫ 1 + ∞ 1 x p d x { p > 1 时 收 敛 p ≤ 1 时 发 散 \left\{\begin{matrix} \int_{0}^{1}\frac{1}{x^p}dx\left\{\begin{matrix} 0p>1时收敛p≤1时发散​​



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