反常积分的判敛问题

首先要明白一个基本观点:反常积分如果出现在计算中,那么一定是收敛的,要不然算什么?

反常积分判敛的基本理论

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这是课本上的两个基本结论,当然在我看来,仅仅知道这两个结论还不足以解题,接下里的一些说法可能更加重要

(1)对于上述结论的记忆方法就是:收敛,无穷大,p也大;收敛,无穷小,p也小

分析:对于无穷区间来说,当x\rightarrow\infty时,区间是无穷大的;对于无界函数来说,一定是有一个x的取值使得分母为0,即无穷小

(2)应当在f(x)无界 和 区间\infty的位置讨论f(x)的等价代换,关注分母为0的点

(3)对于书写的另一种形式:实际上与课本上的写法具有相同的意义,只不过乘法是我们熟悉的形式,在判断反常积分的过程中广泛使用上面除法的形式,也是怪事!

反常积分的判敛问题_第2张图片

反常积分的判敛问题_第3张图片

例1:source:2010年真题

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分析:这个函数当x=0时,是无界函数,瑕积分

  当x=1时,ln(1-X)又是无穷大,所以两种情况都需要考虑。

先分析x=0时,这个时候对于ln(1-X)就可以使用等价无穷小替换

此时对于任意的m,n,分母的系数都是小于1的,所以收敛,这种情况比较简单。

接下来分析x=1的情况

老实说,张宇的解法我并没有理解,也可以说是看懂了,但自己绝对写不出来,还是按自己的方式来吧,采用上述中说的书写的另一种形式,

这里用到了tlnt相乘在0处取极限,极限值必为0,由于乘的系数k的值为1/2小于1,所以积分收敛。

当然问题讨论到这儿远没有结束,肯定会有人有这样的疑问,对于tlnt在0处的极限

不管\alpha小,\beta多么大,其结果依然是0.既然这样,为什么要去1/2呢?取任何数的结果都是0,那取2不可以吗?这样的话按你的理论岂不是发散了?

对于该问题的解释:的确是这样取任何数都是0,所以这里就存在一个比较的问题,会发现取1/2的时候值是小的,也就是说取2的时候范围取大了。

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总结:觉得最后的分析才是这道题的精华,很美的题目!

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