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广义含参积分的连续性和积分导数

下一节:第二类曲线积分的引入

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广义含参积分的连续性和积分导数课程教案、知识点、字幕

好我们来看看

一致收敛的广义含参积分的性质

也就是说关于I y从a到正无穷

f x y dx其中那个y呢

是属于c到d这个区间

定义的这么一个I y函数

它的可导性 可积性

以及连续性的性质

我们有如下三个定理

第一个定理

如果说f x y作为二元函数

在D这么一个带状域里

是一个连续函数

并且它的广义含参积分

关于y属于c d是一致收敛

那么我们可以知道

I y是一个连续函数

如果更进一步的讲

也就是说

f x y对于二元函数其中一元x呢

从a到正无穷上的积分

对y呢做一个极限运算

那么这两种运算 可以交换运算顺序

那么第二个定理 如果f x y

和f关于y的偏导数

构成一个新的二元函数

在D这么一个带状域上是连续函数

并且 f对y的偏导数构成的广义积分

关于y属于c d是一致收敛的

这要注意 这是 不是f一致收敛

是f对y偏导数是一致收敛的

那么 我们可以知道

I y所对应

广义含参积分所对应的函数呢

是一个可导的函数

并且I对y的导数

就可以写成这种形式

如果你把左边写开的话

那么也就是说 关于y的导数

和关于x从a到正无穷上的广义积分

这两种运算 可以交换积分顺序

第三个定理告诉我们

假如说f x y作为二元函数

在D上是一个连续函数

并且关于x从a到正无穷的广义积分

关于y属于c d是一致收敛的

那么I y我们已经讲过

是一个连续函数

它一定可以积分的

那么I y的积分 可以写成

f x y首先在c d上对y的积分

然后在a到正无穷上对x的广义积分

如果把左边写开的话我们可以发现

f x y作为二元函数

对于y呢 在c d上的积分

对x 从a到正无穷上的积分

两个积分 同样可以交换积分顺序

好最后我们看一个例子

我们来求这么一个积分

从零到正无穷

sin ax除以x dx

要求这么一个广义积分

我们所用的知识呢

就是用我们三个定理的知识

我们来看看 我们先构造一个

假如说k呢

我们假设是一个大于零的一个数

我们求一个I a

就等于从0到正无穷

e的负的kx sin ax除以x的dx

那么在这个积分里面我们解释一下

x当然就是积分变量

k呢 是一个大于零的常数

就是一个常数

那么a呢 当然就是一个含参

广义含参积分的 它的一个参变量

我们求一下偏导数

偏 对a求偏导数

e的负kx sin ax除以x

这个函数对 把a看成是一个变量

对a的偏导数

就等于e的负kx乘上cos ax

可以证明

这个我们就不详细证明了

这么一件事情

这个函数 从零到正无穷

我们就不详细证了

e的负kx k是大于零的

cos ax dx

这是一个关于a呢

是一个一致收敛的

也就是说 关于a 这个是关于a

是一致收敛的

也就是说 这个偏导数

是 它的含参积分呢

广义积分是一个一致收敛的

我们用什么东西呢 用这么一个定理

也就是说 f x y这个被积函数

和求完偏导的被积函数

它本身都是连续函数

并且求完偏导数之后

关于 现在y就是a

关于a呢是一致收敛的

所以说 我们可以知道

我把I对a的导数呢

就可以写成从零到正无穷 偏 偏a

e的负kx sin ax除以x的dx

也就等于从零到正无穷

e的负kx cos ax的dx

如果大家还记得的话

我们当时算过这么一个不定积分

e的负kx cos ax dx这个不定积分

我们是会的

我们用了两次分部积分

最后求出来了结果

那么 我们把上限下限代进去之后

我们可以知道 这就等于

a平方加上k平方分之k

那么我们可以发现

I对a的导数等于

a平方加k平方分之k

所以I a呢我们马上就可以算出来

I a呢就是这么一个积分

这个积分呢 就可以写成是

arc tangent k分之a加上任意常数c

我们做一下积分

好 当a等于零的时候

我们一看 a等于零的时候

a等于零的时候 被积函数是零

所以I a一定等于零

所以呢 我们同样可以知道

I 0呢 a等于零时取零

所以a取零朝里面代 c呢就等于零

也就是说 I a呢就等于

arc tangent a除以k

或者说呢 我们把它写开

就是arc tangent a除以k

就等于 从零到正无穷

e的负kx sin ax除以x的dx

我们现在有的结果

就是这么一个结果

下一步 我们把这个函数

重新改写成J k

也就是说 在这个函数里面

我们把k当成一个参变量

含参积分的参变量

把a呢 看成是一个常数

那么这是k的一个函数

那么我们再来看看 我们可以证明

同样我们不去具体证明

e的负kx sin ax除以x

从零到正无穷的积分

dx 关于k大于零是一致收敛

大于 大于等于零是一致收敛的

这时候我把含参积分

那个k叫做含参积分的参数

可以证明关于k大于等于零

这是一个一致收敛的

既然是一致收敛的

所以我们原来这个定理就告诉我们

I k就应该是个连续函数

I k是一个连续函数

那么我们求极限

左边那个极限

k趋于零正 arc tangent a除以k

就等于 k趋于零 k趋于零呢

我们可以 定理告诉我们

这个k趋于零可以放进去

既然可以放进去

从零到正无穷 sin ax除以x的dx

因为放进去之后 k取零的话

e的负kx 它是等于1

所以放进去就等于它

所以我们最后可以发现

从零到正无穷

sin ax除以x这么一个积分

就等于limit k趋于零正

arc tangent a除以k

等于什么东西呢

就要分情况讨论了

当a大于零的时候 k趋于零正

a如果是大于零的一个常数

那么这就是正无穷

arc tangent 正无穷

是二分之pi

当a是大于零的时候

当a等于零的时候

arc tangent k分之零就等于零

所以呢等于零 当a等于零的时候

当a小于零的时候

arc tangent 负无穷

等于负的二分之pi

当a小于零的时候

所以我们用了

广义含参积分的两个定理

第一个定理就是连续性

第二个定理就是可导性两个定理

我们算出来这么一个特殊的积分

sin ax除以x

从零到正无穷上特殊的积分

如果大家

如果说再仔细想一下的话

这么一个积分 它的被积函数

也就是它的不定积分

已经不再是初等函数

所以用牛顿莱布尼茨公式

这个积分永远是算不出来的

因为牛顿莱布尼茨公式

用来计算的话

首先要把不定积分算下来

把上限下限朝里面代

再求一下上限趋于正无穷的极限

但是呢 这个不定积分

已经不再是初等函数

所以呢 传统的 定积分的方法

已经是不能用于这个积分的计算

但是我们用了一点点技巧

绕了一个回路

就是用了一些关于广义含参积分的

一致收敛性的问题

然后呢我们算出来非常简单的结果

微积分——多元函数与重积分课程列表:

第一章 多元函数微分学

-第一节 多元连续函数

--向量的内积与长度-1

--向量的内积与长度-2

--R^n中的点列的收敛性

--内点、外点、边界点-1

--内点、外点、边界点-2

--开集、闭集、区域

--多元函数的有关概念

--二重极限的定义

--二重极限的例题

--二次极限的定义

--连续与一致连续的定义

--连续函数的性质-1

--连续函数的性质-2

--连续函数的性质-3

-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

--混和偏导数与求导顺序无关的条件

-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

--复合函数微分法之一

--复合函数微分法之二

--复合函数求导数(举例)

--隐函数存在定理

--隐函数求导法(举例)

--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

--梯度向量的概念与计算

-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

--映射与连续映射的概念

--映射的导数、微分、雅克比矩阵

--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)

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式-2

--二元函数带有Lagrange型余项的泰勒公式

-第一章 多元函数微分学--第七节练习题

第二章 多元函数微分学应用

-第一节 多元函数微分学的几何应用

--空间曲线的切线与法平面(之一)

--空间曲线的切线与法平面(之二)

--空间曲线的切线与法平面问题举例

--曲面的切平面与法线(之一)

--曲面的切平面与法线(之二)

--曲面的切平面与法线(之三)

--曲面的切平面与法线问题举例

-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

--极值点的概念和必要条件

--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

--二元函数条件极值问题的提法

--三元函数条件极值问题的提法(之一)

--三元函数条件极值问题的提法(之二)

--条件极值问题的直接解法

--条件极值问题的Lagrange解法

--条件极值问题举例

--多元函数在有界闭域上的最值

--最小二乘法

-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题

第三章重积分

-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

--关于二重积分性质的例题

-第二节 二重积分的计算

--二重积分的计算:直角坐标系(1)

--二重积分的计算:直角坐标系(2)

--二重积分的计算:直角坐标系(3)

-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

--二重积分的一般坐标变换公式

--二重积分的计算:极坐标系

--二重积分的计算:极坐标系例题

--二重积分的计算:一般坐标系例题

-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

--三重积分的计算:例题(1)

--三重积分的计算:例题(2)

--空间坐标变换

--空间柱坐标系

--空间柱坐标系例题(1)

--空间柱坐标系例题(2)

--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

--第一类曲线积分的引入

--第一类曲线积分的定义

--第一类曲线积分的性质

--第一类曲线积分的计算公式

--第一类曲线积分的计算例题

-第三章重积分--第五节 练习题

-第六节 第一类曲面积分

--第一类曲面积分的引入

--第一类曲面积分的定义

--第一类曲面积分的性质

--第一类曲面积分的计算公式

--第一类曲面积分的计算例题(1)

--第一类曲面积分的计算例题(2)

-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

--广义含参积分的连续性和积分导数

-第三章重积分--第七节 练习题

第四章 向量分析

-第一节 第二类曲线积分

--第二类曲线积分的引入

--第二类曲线积分的定义

--第二类曲线积分的性质第二类曲线积分的性质

--第二类曲线积分的性质

-第四章 向量分析--第一节 练习题

-第二节 Green公式及其应用

--平面第二类曲线积分:Green公式

--平面第二类曲线积分的计算:利用Green 公式

-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

--第二类曲面积分的引入

--第二类曲面积分的定义与性质

--第二类曲面积分的计算

-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

--第二类曲面积分的计算:Gauss公式

--Stokes公式及其应用

-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

第五章 常微分方程

-第一节 微分方程的基本概念

--微分方程概念举例

--微分方程的基本概念

--一阶微分方程定解问题解的存在唯一性

-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

--可化为齐次型方程的方程

--一阶线性微分方程的概念和解的性质

--一阶线性微分方程的解法

--Bernoulli方程

--可降阶方程(之一)

--可降阶方程(之二)

-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

--线性微分方程解的性质

--函数组线性相关(无关)的概念

--函数组线性相关的必要条件

--线性微分方程解函数组线性相关的判别法

--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

--视频5--17 二阶线性齐次微分方程的特征法

--n阶线性齐次微分方程的特征法

-- 线性齐次微分方程的特征法举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之一)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法(之二)

--欧拉方程

--欧拉方程举例

-第五章 常微分方程--第四节 练习题

广义含参积分的连续性和积分导数笔记与讨论

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