(7.8)James Stewart Calculus 5th Edition:Improper Integrals


Improper Integrals 反常积分

反常积分简单可以分为几种类型


Type I: Infinite Intervals 无限区间

比如,这个图像,我们求对应的面积



这个时候,我们得到和图中差不多的过程



我们可以发现:

同理,我们可以得到类似的结论(最后一个,就是上面的结果):



Definition of an Improper Integral of Type 1 (1型的反常积分的定义 )


大体(其中一种)也就是这样:(也就是是 convergent 收敛的)



图像大体会为:



例子

一些例子


例子1

这里,我们具体收敛与否,只需要看一下对应的面积是否有极限



我们得到对应的面积是无穷大的, 就知道对应的 improper integral 反常积分, 不收敛


例子2

我们可以根据前面的定义,得到写法:



我们设 u = x , v = e^x
可以简单用 部分积分 化简:



对应的一项,再用 罗必塔法则 上下求导,得:

这个时候,整体为:

例子3

这样的,上面也提到过
需要在中间 去一点,分别求两边极限的积分,这里取0这一点:



右边:



左边类似,这时候两边一起为:

所以:

对应的图像,为:



Type 2: Discontinuous Integrands 类型2:不连续被积函数

有的时候,对应的积分,不连续(可以通过竖线法则, 看能不能每个点都可以取到y值)



例如上面这样的,都是连续的
但是,下图就是例外(不连续,就不扯了)



对应的定义为:

大体就是 :
对应的描述, 极限存在就是收敛, 否则不收敛的判断
还有 对应值的求值方法


例子5


先注意,x=2是没有意义的,所以 x=2这块为开区间
我们求积分,可得:



也就是左图的面积:



例子6


判断是否收敛,我们只要求对应的积分,看极限是否存在
我们求值,可得:



所以,不收敛


A Comparison Test for Improper Integrals 反常积分的比较测试


自己大体理解为:
大的收敛,小的一定收敛
小的不收敛,大的一定不收敛


例子10

当存在不好求的地方,我们可以找一个对比
我们知道 1/x 不收敛,而



从而,得出, 这个长的式子是 不收敛的

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