当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第三章重积分 > 第七节 含参变量积分 > 含参积分的连续性
好我们现在来讨论
含参变量积分 它的连续性
f呢 仍然是一个二元函数
它在D这个区域上是有定义的
D区域呢 是x呢 是在a b之间
y呢 是在c d之间
我们如果说
定理 假设二元函数f x y
在D区域上是一个连续函数
那么由含参变量积分
所定义的函数I y
在c d这个区间上也是连续函数
这是我们定理的主要部分
我们先来看看
如果f作为二元函数是连续函数
那么给一个y在c d这个范围内
f关于x的一个单变量函数的话
当然一定是一个连续函数
所以含参积分的存在性
是毫无问题的
那么我们现在要讨论的
就是含参积分的连续性
我们假设y0呢是c d中的一个点
在这儿呢 我们y0写成c d中的
开区间上的一个点
如果y0等于c或者是y0等于d
那么我们后面I y的连续性
就应该用单侧连续来表示
所以呢 我们为了省略起见呢
我们就直接就说
y0呢是在c d中的一个内点
边界点也是可以
证法是完全都是一样的
好 那么我们来看一看
我们要证明
I y作为一个含参积分
所定义的函数的连续性的时候
我们要讨论 I y减去I y0
我们要讨论这个东西的大小
因为我们知道
要证明y在 I y在y0这一点连续
只要证明对于任意的epsilon
存在一个delta
只要y和y0的差的绝对值小于delta
那么I y减去I y0的绝对值小于epsilon
那么我们就要估计这个值的大小
根据定义 那么这就是
从a到b f x y dx
减去从a到b f x y0 dx的绝对值
那么 根据运算法则的话
积分的运算法则
就等于a到b f x y 减去
f x y0这个新的函数的积分
根据定积分的运算性质 它一定小于等于
从a到b 绝对值 f x y减去f x y0的dx
这是定积分的运算性质告诉我们的
下面我们所用的知识
就用到我们原来学过的
f作为二元函数
如果说是在D这么一个区域
这是一个有界
当然也是一个闭区域上
是连续的话 我们得到
原来我们得到过一个
很重要的一个结论
则f这个函数在这个
D这个区域上是一致连续
这是我们原来证明过的
关于二元函数的时候我们证明过的
在有界闭区域上的连续函数
那么它在这个有界闭区域上
一定是一致连续的
既然是一致连续的
那么对于任意的一个epsilon大于零
我一定存在一个delta大于零
只要有两个点 x1 y1 和x2 y2
它们距离只要小于delta 就一定有
f x1 y1 减去f x2 y2是小于epsilon的
一定有这件事情
这是一致连续性告诉我们的
也就是说 只要两点的距离足够小
那么函数在这两点的值
它的绝对值也就可以很小
小于epsilon
我们用一下一致连续的这么一个结论
我们来看一看
对于任意的epsilon大于零
一致连续性告诉我们
存在着一个delta大于零
只要有一个x y减去x y0
这个距离实际上就是等于
y减y0小于delta的时候
因为这个两个点
它的第一变量是不变的 都是x
所以x y和x y0之间
从平面角度来讲 它的距离
实际上就是y减y0的绝对值
只要y减y0的绝对值小于delta
就一定有 f x y减去f x y0的
绝对值小于epsilon除以b减a
因为epsilon除以b减a
它也是一个大于零的数
所以对这个数呢
当然也一定存在一个delta
那么再根据我们
定积分的估值性的话
我们可以知道
这时候I y减去I y0的绝对值
就小于从a到b这两个差的绝对值
也就是epsilon除以b减a dx
就等于epsilon
我们把我们想要说的话再说一遍
对于任意的epsilon大于零
存在着一个delta大于零
只要y减y0的绝对值小于delta
就有I y减去I y0的
绝对值小于epsilon
我们把这几句话重新再写一遍
我们可以得到所以 结论
所以I y在y0点是连续的
而y0呢我们讲过
在c d这个开区间
实际上是随便找的一点
如果你把y0取在c点或者取在d点的话
我们只要把这个连续性的结论
把极限呢
改成在c点的话就是应该右连续
在d点的话改成左连续的话
所有的过程都完全是一样的
所以我们就结束了
我们这个定理的证明
也就是说如果f x y作为二元函数
在D这么一个长方形的
区域里面是一个连续函数
那么由这个二元函数
所给出来的含参积分
一定也是一个连续函数
好 我们来看一看
我给大家提这么一个问题
我们现在实际上不光是用到连续性
实际上我们用到的是一致连续性
而我们现在比较幸运呢
就是在有界闭区域上的连续函数
我们一定有一个一致连续
大家回去想一下
如果说没有这么一个定理
那么我们下面的证明的过程对不对
结论 这么一个证明过程
实际上是错的
肯定是有漏洞的
但是呢我们有
这么一个很好的一个定理
保证了 我们这个证明过程
一点点漏洞都没有
好最后我们想来看一下
解释一下这么一个定理
我们来看看 什么就是叫做
I y是一个连续函数
所谓I y是连续函数
实际上就意味着这么一件事情
limit y趋于y0
I y呢就等于 I y0
这是连续函数的定义
那么也就是等于
I limit y趋于y0 的y
这当然毫无疑问 y趋于y0的时候
y这个函数当然趋于y0
所以呢 这里面这个极限就是y0
实际上多余写的
但是我们现在这么一写的话
我们来看看啊
左边那个式子等于什么东西
左边那个式子我们写开之后
就等于limit y趋于y0
从a到b的积分 f x y dx
也就是相当于f x y这个二元函数
对x这个变量做一次积分
做完积分之后
就是一个含参积分所对应的函数
这个函数呢 再做一个极限y趋于y0
右边那个是什么东西呢
我们来看看右边那个
右边那个就是从a到b
limit y趋于y0
f x y 这不就是这个东西吗
我写一个括号
表示运算呢是有前后顺序的
所以这就是连续 它的本意就是
既然连续的本意是它 我们来看看
对f x y这么一个二元函数
我们来看看左边
左边是不是先做了一次积分
做完积分之后
是不是再做了一次极限
求极限的过程
右边呢 同样这个f x y
先做了一次极限运算
然后再做一次积分运算
所以 含参积分所定义
函数的连续性
实际上就告诉我们这么一件事情
f x y是一个二元函数
我们对这两个变量
分别可以做两次一元函数的
这么一个微积分的运算
第一个运算就是
对x的这个积分运算
第二个运算就是
对y这个变量的极限运算
而这个连续性这个定理
实际上就告诉我们
f x y这个函数
如果满足一定的条件
那么这两种运算
对x的积分运算 和对y的极限运算
在一定的这个条件下 可以交换次序
这不就相等
是不就表示可以交换次序
-第一节 多元连续函数
--开集、闭集、区域
--二重极限的定义
--二重极限的例题
--二次极限的定义
-第一章 多元函数微分学--第一节练习题
-第二节 多元函数的偏导数
--偏导数的概念
--偏导数的几何意义
--高阶偏导数的概念
-第一章 多元函数微分学--第二节练习题
-第三节 多元函数的全微分
--全微分的概念
--可微的必要条件
--可微的充分条件
--可微的充要条件
--多元函数的原函数
-第一章 多元函数微分学--第三节练习题
-第四节 多元函数的微分法
--隐函数存在定理
--隐函数组求导法
-第一章 多元函数微分学--第四节练习题
-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量
--方向导数的概念
--方向导数的计算
-第一章 多元函数微分学--第五节练习题
-第六节 映射及其微分
--复合映射的微分法
-第一章 多元函数微分学--第六节练习题
-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)
-第一章 多元函数微分学--第七节练习题
-第一节 多元函数微分学的几何应用
-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题
-第二节 多元函数的极值
--极值点的判别法
--极值问题举例
-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题
-第三节 多元函数的条件极值
--条件极值问题举例
--最小二乘法
-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题
-第一节 二重积分的概念和性质
--二重重积分引入
--二重积分定义
--二重积分性质
-第二节 二重积分的计算
-第三章重积分--第二节练习题
-第三节 极坐标系及一般坐标系
--极坐标系
--一般坐标系
-第三章重积分--第三节练习题
-第四节 三重积分
--三重积分的引入
--三重积分的定义
--三重积分的性质
--直角坐标系
--空间坐标变换
--空间柱坐标系
--球坐标系
--球坐标系例题
-第三章重积分--第四节 练习题
-第五节 第一类曲线积分
-第三章重积分--第五节 练习题
-第六节 第一类曲面积分
-第三章重积分--第六节 练习题
-第七节 含参变量积分
--含参定积分的定义
--含参积分的连续性
--含参积分的导数
--含参积分的例题
-- 广义含参积分的一致收敛性
-第三章重积分--第七节 练习题
-第一节 第二类曲线积分
-第四章 向量分析--第一节 练习题
-第二节 Green公式及其应用
-第四章 向量分析--第二节 练习题
-第三节 第二类曲面积分
--曲面的定向
-第四章 向量分析--第三节 练习题
-第四节 Gauss公式与Stokes公式
--Gauss公式
-第四章 向量分析--第四节 练习题
-第五节 无源场,保守场与调和场
--平面保守场
--势函数及其计算
--空间保守场
--常见的场
-第四章 向量分析--第五节 练习题
-第一节 微分方程的基本概念
--微分方程概念举例
-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)
--变量分离方程
--齐次型方程
-第五章 常微分方程--第二节 练习题
-第三节 高阶线性微分方程解的结构
-第五章 常微分方程--第三节 练习题
-第四节 高阶线性常系数微分方程
--欧拉方程
--欧拉方程举例
-第五章 常微分方程--第四节 练习题