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无界函数的反常积分---瑕积分在线视频

无界函数的反常积分---瑕积分

下一节:无界函数、无界区间上的反常积分

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无界函数的反常积分---瑕积分课程教案、知识点、字幕

好我们上一讲讲的是无界区间上的反常积分

那么反常积分有时候又被叫做广义积分

那么我们现在开始一类新的反常积分的计算

那就是无界函数的反常积分

我们这类积分我们把它称之又称之为瑕积分

f是一个函数它定义在a到b区间上

其中a是开区间b是闭的

并且当x趋于a从右侧

f(x)是无界函数

那么f我们还满足这么一个性质

a加δ到b

对于任意的一个δ大于0

但是a加呢要保证小于b

也就δ是不大的一个正数

f在a加δ到b这个区间上

它是一个可积函数

我们画一下图

这一点是a这一点记作b

f本身定义在a是开区间b是闭区间上

随便给一个不大的一个正的数δ

那么这一点就叫做a加上δ

在a加δ和b这个区间上

这是一个有界闭区间上

f(x)是一个可积函数

既然是一个可积函数

那么我们可以构造从a加δ到bf(x)dx

这个积分就是一个正常的一个积分

有界区间上的有界函数

如果说在这个极限的意义下

limδ趋于0正的极限的意义下

这个极限是存在的

则称从a到b上f(x)dx

这么一个反常积分是收敛的

并且记作这么一个

从a到b上f(x)dx

就等于limδ趋于0正

从a加上δ到bf(x)dx

我们把这个极限值

就记成从a到b的f(x)的反常积分

那么这时候我们把这个a点

有时候又把它叫做这个反常积分的瑕点

瑕点可以是a点

那同样的情况下瑕点也可能是b点

那么所有的过程都是差不多的

好我们来看一下关于反常积分

我们也分成两类问题

第一类是瑕积分的计算

这类问题实际上我们又是解决了的

因为我们知道这是一个正常的黎曼积分

我们把这个积分算出来之后求极限的话

就可以得到我们要的反常积分

第二类就是瑕积分的收敛性的判断

我们不算它的积分值

我们来直接来判断它的收敛还是发散的

我们先给一个例子

我们要算从a到bdxx减a的p次方

要算这么一个反常积分

其中呢p当然是大于0的一个数

我们可以知道在我们这道题里面

a点呢是瑕点

我们分不同的情况来讨论

第一种情况当p是等于1的时候

我们来讨论limδ趋于0正

从a加上δ到bdxx减a

p等于1

那么我们知道这个不定积分就是lnx减a

在a加δ到b上取值

在limδ趋于0正

我们把这么一个上限下限代进去之后

实际上就等于limδ趋于0正

ln括弧b减a减去lnδ

那么前面那个极限当然就是个常数

它的极限值就等于lnb减a

而我们知道当δ趋于0正的时候

lnδ是趋于负无穷的

所以呢这个值是等于无穷

也就告诉我们当p等于1的时候

原来我们说的那个瑕积分是不收敛

所谓不收敛的话我们就把它称之为是发散

第二种情况当p是不等于1

但是p还是大于0

这时候我们再来看一下

从a加上δ到bdxx减a的p次方

我们把这么一个定积分算出来之后

我们可以知道它就等于1减p分之一

x减a的1减p次方

我们把b代进去上限把a加δ代进去

那么也就等于1减p分之一

乘上b减a前面是个常数

1减p次方

再减去δ的1减p次方

我们来考虑limδ趋于0正

从a加上δ到bdx

x减a的括弧的p次方

这么一个极限的收敛性问题

那我们来看看第一项

b减a的1减p次方是一个常数

这些都是常数

那么极限是没有问题的

所以我们只要来讨论δ的1减p次方

那么这时候我们就会发现又要分成两种情况

第一种情况当p本身是大于0小于1的时候

p是大于0小于1的时候

1减p是一个大于0的一个数

既然是一个大于0的数

所以当δ趋于0正的时候

后面那个值就是0

这时候我们知道原来那个瑕积分是收敛的

而且收敛值我们也可以知道

我们把它算出来就是1减p分之一

乘上b减a的1减p次方

后面的极限是0

当p是大于1的时候

我们现在可以得到我们这个瑕积分是发散的

因为p是大于1所以当δ趋于0正的时候

δ的1减p次方是无穷

所以我们原来的瑕积分是发散的

这样一来对于我们这么一个原来要讨论的

这么一个瑕积分的问题

我们可以得到的结论是0小于p小于1的时候

那个瑕积分是收敛的

当p大于等于1的时候瑕积分是发散的

那么这个结论大家回去再跟我们以前讲的

比如说从1到正无穷dxxp次方

来讨论p使得这么一个无穷的反常积分的收敛性的问题

那么你再去回忆一下这时候对p的结论

什么时候是收敛的

p是在什么范围内是发散的

上下比较一下

好我们来看一下

一般的一个瑕积分作为反常积分收敛性它的判断

如果说f(x)是一个非负的函数

跟原来无穷的区间上的反常积分的收敛性一样

我们来就是一个比大小问题

大的函数的瑕积分收敛

小的一定收敛

小的发散大的一定是发散的

所以我们可以来比大小

我们现在已经知道的

从a到bx减a的p次方

这么一个瑕积分的收敛性

刚才我们已经算过了

结论是当p大于等于1的时候发散

当p大于0小于1的时候是收敛的

那么我们从这就可以知道

x减a的p次方分之一

这是一个已经知道瑕积分收敛不收敛的这么一个被积函数

我们说如果有一个比较复杂的函数

f(x)是非负

如果a是瑕点

那么我们把f(x)这个函数

可以跟x减a的p次方分之一这么一个函数

来做比大小

同样又碰到那个问题

两个函数比大小可以减可以除

在这我们仍然是用除法的办法

除以x减a的括弧的p次方

我们让limx趋于a

从右侧方向趋于a

那么我们可以发现这么几种情况

如果说它是等于C

C是不等于0的一个常数

那么这时候我们可以知道

实际上当x和a很近的时候

f(x)和C乘上x减a的p次方分之一

这两个函数实际上就是差不多大小

既然差不多大小那么从瑕积分的角度上来讲

这两个瑕积分是同收敛同发散

当0小于p小于1的时候

从a到bf(x)这个瑕积分是收敛的

当p大于等于1的时候

a到bf(x)dx 这个瑕积分是发散的

因为当p大于0小于1的时候

x减a的p次方分之一这么一个瑕积分是收敛的

而这两个函数差不多大小

所以f的瑕积分也收敛

当p大于等于1的时候我们知道

分母作为一个函数瑕积分已经是发散的

而这两个函数又差不多大小

所以f作为瑕积分它也是一个发散的

第二种情况当C等于0

C等于0的时候实际上我们就意味着

f(x)这个函数当x趋于a从右侧

远远小于分母

分子远远小于分母

所以如果分母收敛的话分子一定收敛

这个时候如果说0小于p小于1

那么我们a到bf(x)dx一定收敛

因为分子远远比分母小

而分母在p大于0小于1的时候已经是收敛的瑕积分

所以呢分子的瑕积分一定是收敛的

如果C等于正无穷

那么这个时候实际上就意味着

f(x)比分母要大很多很多

那言外之意如果说分母是发散的

分子的瑕积分一定发散

这个时候如果说p是大于等于1的话

那么分子的瑕积分f(x)dx一定发散

实际上对于我们这一类非负函数瑕积分收敛性的判断

实际上我们还是拿一个我们已经知道收敛性的这么一个

我们把这个函数呢有时候我们把它叫做尺度函数

像一把尺子那样在极限意义下去量一下

f(x)当x趋于a正的时候到底多大

比大小量一量它到底多大

从那个尺度上我们就可以看出

一个复杂的f(x)这么一个瑕积分的收敛性

我们给一个例子

我们来讨论从0到1

lnx除以x的p次方dx

这么一个瑕积分的收敛性

其中p当然还是值大于0的

很显然我们可以看出来

0是一个瑕点

0是瑕点

既然0是瑕点的话

那么我们要讨论的就是x趋于0正的时候

这么一个lnx除以xp次方它的大小

跟谁比就是与某一个尺度比

做比较

第一种情况如果说p是大于0小于1的

我们这个时候我们把lnx除以x的p次方

跟哪个尺度

跟x的p加1次方除以2

也就是跟x的二分之p加1次方分之一

拿这个函数作为一个尺度

来比一下我们比较复杂的函数的瑕积分的收敛性

我们可以知道

这就等于x的1减p次方除以2乘上lnx

当x趋于0正的时候它是趋于0的

原因很简单

因为1减p除以2是一个大于0的一个实数

所以我们知道

这时候x的二分之1减p次方趋于0的速度

远远大过lnx趋于无穷的速度

所以这两个乘积仍然是趋于0的

既然这样的话那么也就是告诉我们

当x趋于0正的过程中间

lnx除以x的p次方远远小于

x的二分之p加1次方

而我们这时候也知道p是在01之间的一个数

所以二分之p加1呢仍然是小于1大于0的一个常数

而从0到1dxx的p加1次方除以2

这么一个瑕积分是一个收敛的

好我们来看一下

分母作为被积函数它本身是一个收敛的

而分子lnx除以xp次方又远远小于分母

所以我们可以知道这时候我们原来要判断的

lnx除以x的p次方dx这么一个瑕积分

一定是一个收敛的瑕积分

第二件事情

当p大于等于1的时候

我们还是拿lnx除以x的p次方

再除以我们拿一个尺度去做比较

x的p加1除以二分之一

还是拿这个尺度来作比较

这时候我们可以发现它就等于

x的1减p除以2乘上lnx

那么我们现在看看我们的条件

这个p是大于等于1的

1减p除以2呢是小于等于0的

所以当x趋于0的时候它应该是趋于无穷的

当x趋于0正的时候

也就告诉我们被积函数lnx除以x的p次方

从绝对值的角度上来讲远远大于分母这个函数

而我们来看看分母

分母这个函数

分母这个函数0到1dx

x的p加1除以2本身就是一个发散的函数

因为p加1除以2是大于等于1的

它本身就是一个发散的函数

那么根据比较的方法我们可以得到

原来我们要判断的lnx除以x的p次方dx

它一定是一个发散的

它一定是一个发散的瑕积分

所以对非负函数的瑕积分的判断

我们仍然是根据我们拿的一系列

我们已经知道收敛性的函数作为尺度

来度量一下这个非负函数到底多大

如果太大的话

它有可能就是瑕积分要发散

如果不算太大的话瑕积分就可以收敛

那反过来来讲假如说f(x)是一个一般函数

又要分两种情况

绝对收敛问题

条件收敛问题

微积分——极限理论与一元函数课程列表:

序言

-序言

--序言

第一章 实数与函数

-第一节 实数集的界与确界

--实数集的界

--实数集的确界

-第一节思考与练习

--思考题

--练习题

-第二节 函数的概念

--函数定义与函数图形

--分段函数与隐函数

-第二节思考与练习

--思考题

--练习题

-第三节 函数的运算

--函数的四则运算与复合运算

--函数的反函数

-第三节思考与练习

--思考题

--练习题

-第四节 函数的初等性质

--函数的有界性,奇偶性

--函数的周期性,单调性

--函数的凸性

-第四节思考与练习

--思考题

--练习题

-第五节 初等函数

--初等函数

-第五节思考与练习

--思考题

--练习题

-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线

--极坐标系与点的极坐标,极坐标方程表示的几种曲线

--参数方程表示的几种曲线

第二章 极限论

-第一节 数列极限的概念与性质

--数列的概念,数列极限的概念(1)

--数列极限的概念(2)

--数列极限的性质及四则运算法则

--无穷大量

-第一节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第一节思考与练习

-第二节 数列极限存在的充分条件

--数列极限存在的充分条件

--单调有界收敛定理

-第二节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第二节思考与练习

-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--区间套定理与Bolzano定理

--Cauchy收敛准则

-第三节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第三节思考与练习

-第四节 函数极限的概念与性质

--函数极限的概念

--函数极限的性质

-第四节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第四节思考与练习

-第五节 函数极限的运算

--函数极限的四则运算与复合函数的极限

--夹逼定理与重要极限

-第五节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第五节思考与练习

-第六节 无穷小量及其(阶的)比较

--无穷小量与无穷大量的概念与性质

--无穷小量的比较

-第六节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第六节思考与练习

第三章 连续函数

-第一节 连续函数的概念与性质

--函数在一点连续的概念

--间断点的分类

--连续函数的性质

--连续函数的运算与初等函数的连续性

-第一节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第一节 思考与练习

-第二节 闭区间上连续函数的性质

--闭区间上连续函数的性质

-第二节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第二节 思考与练习

-第三节 函数的一致连续性

--一致连续的概念

--一致连续的必要条件

--闭区间上连续与一致连续的等价性

-第三节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第三节 思考与练习

第四章 导数与微分

-第一节 导数与微分的概念

--导数的概念

--单侧导数、可导与连续的关系

--导数的几何意义

--微分概念

-第一节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习

-第二节 导数与微分的运算

--导数的四则运算

--复合函数的求导法(链导法则)

--反函数求导法

-第二节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习

-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数

--几种特殊函数的求导法

--参数方程求导法与对数求导法

--高阶导数

-第三节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习

第五章 导数应用

-第一节 微分中值定理

--Fermat定理

--Rolle定理

--Lagrange中值定理

--Cauchy中值定理

-第一节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第一节 思考与练习

-第二节 L'Hospital 法则

--0/0型不定式

--∞/∞型不定式

--其他形式的不定式

-第二节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第二节 思考与练习

-第三节 函数的单调性与极值

--函数的单调性

--函数的极值

--函数最值的求法

-第三节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第三节 思考与练习

-第四节 函数的凸性与拐点

--函数凸性的判别法

--拐点

--曲线的渐近性

-第四节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第四节 思考与练习

-第五节 Taylor 公式

--带有Peano型余项的Taylor 公式

--带有Lagrange型余项的Taylor公式

--Maclaurin公式

--Taylor公式的应用(一)

--Taylor公式的应用(二)

-第五节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第五节 思考与练习

第六章 原函数与不定积分

-第一节 概念与性质

--原函数的概念

--原函数存在的充分条件

--6-1视频纠正

--原函数存在的必要条件

--不同原函数之间的关系

--不定积分的概念与性质

--简单函数求不定积分

-第一节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习

-第二节 换元积分法

--第一换元法

--第二换元法

-第二节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习

-第三节 分部积分法

--分步积分法

-第四节 有理函数的积分

--四个特殊函数的不定积分

--有理分式函数的化简

--html

--有理分式函数的不定积分

--三角有理函数化成分式有理函数

--三角有理函数的不定积分

--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习

-第五节 简单无理式的积分

--无理函数的有理化

--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习

第七章 定积分

-第一节 积分概念与积分存在条件

--定积分的概念

-- 函数的可积性

--第七章 定积分--第一节思考与练习

-第二节 定积分的性质

--定积分的性质

--定积分性质的应用

-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式

--变上限积分

--复合变限积分

--变限积分所定义的函数

--Newton-Leibniz公式

--定积分的计算

--第七章 定积分--第三节思考与练习

-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法

--定积分的计算-换元法

--定积分的计算-分部积分法

--分段函数定积分的计算

--第七章 定积分--第四节思考与练习

-第五节 定积分的几何应用

--平面区域的面积

--曲线的弧长

--平面曲线的曲率

--旋转体体积与表面积

--第七章 定积分--第五节思考与练习

-第六节 定积分的物理应用

--物理应用简介

-第七节 反常积分

--反常积分

--非负函数无穷积分的收敛性

--一般函数无穷积分的收敛性

--其他无穷积分

--无界函数的反常积分---瑕积分

--无界函数、无界区间上的反常积分

--第七章 定积分--第七节思考与练习

第八章 级数

-第一节 数项级数的概念与性质

--8-1 数项级数的概念

--8-2 级数收敛的概念

--8-3 级数收敛的性质

--8-4 级数收敛的Cauchy准则

--8-5 正项级数的概念

--8-6 正项级数的比较判别法

--8-7 正项级数的比阶判别法

--8-8 正项级数的比值判别法

--第八章 级数--第一节 思考与练习

-第二节 正项级数的收敛判别法

--正项级数的根式判敛法

--正项级数的积分判别法

--第八章 级数--第二节 思考与练习

-第三节 任意项级数

--交错项级数

--交错项级数判敛举例

--绝对值判敛法

--绝对收敛与条件级数收敛的性质

--绝对收敛级数的交换律

--条件收敛级数的Riemann定理

--第八章 级数--第三节 思考与练习

-第四节 函数级数

--函数项级数的概念、逐点收敛性

--函数项级数的一致收敛性-概念

--函数项级数的一致收敛性-判断

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(2)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(3)

--第八章 级数--第四节 思考与练习

-第五节 幂级数

--Abel判别法

--收敛半径与收敛域

--幂级数的分析性质

--无穷可导函数的幂级数展开

--幂级数求和

--第八章 级数--第五节思考与练习

-第六节 傅里叶级数

--三角函数的正交性

--奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓

--其他函数的周期函数的形式Fourier展开

--Fourier级数的收敛性

--第八章 级数--第六节思考与练习

无界函数的反常积分---瑕积分笔记与讨论

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