单变量微积分笔记29 |
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我们已经学习了有限区间上的积分,但对于无穷的情况和区间上有奇点的情况仍无法理解。这就需要无穷积分和瑕积分来处理了,它们看起来十分有趣。 增长和衰减速率通过上一章的内容,我们已经可以做出一些总结,在洛必达法则中,如果f(x) 0,那么当x→∞时,f(x)/g(x)→0;如果f(x) >> g(x) 且f,g > 0,那么当x→∞时,f(x)/g(x)→∞ 反常积分是这样定义的: 从定义来看,也就是正常积分的上限N趋于∞。如果极限存在,它就是收敛的,否则就是发散的。 积分表示面积,在收敛的情况下,面积是有限的,如下图所示,面积最终将趋于定值: 在发散的情况下,面积是无限的,比如一条与x轴平行的直线。 计算反常积分示例1: 也可以采用一种更简短的写法: 示例2: 在上限是∞的时候,1/x的积分是发散的。这似乎与直觉相反,虽然被积函数f(x) = 1/x随着x的递增而减小,但它的衰减速度还不够“快”,它仍然是发散的。 示例3: 到这里就可以结束了,如果我们还想继续探索一下,就要看看P的取值范围。首先p的值不能为1,当p < 1时, 当p > 1时, 对于该例来说,p < 1时是发散的,p > 1时时收敛的。 审敛法我们通常对反常积分是发散还是收敛很感兴趣,然而计算极限往往令人沮丧,幸而我们了解增长和衰减速率,将被积函数替换成更快或更慢的函数,以此判断反常积分的收敛性,这种方法就是审敛法。 审敛法大概是这样描述的: 当x→∞且f,g ≥0时, 如果f(x) ∽ g(x),即f(x)/g(x)→1,则![]() ![]() ![]() |
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