怎么证明积分收敛

2024-07-20 15:00:27

怎么证明积分收敛

  1、 确定被积函数:

   需要明确被积函数$f(x)$在积分区间$[a, +\infty)$(或$(-\infty, b]$)上的表达式。

  2、 分析被积函数的性质:

   检查$f(x)$在积分区间上是否连续或有界。

   分析$f(x)$的极限行为,特别是当$x \to +\infty$(或$x \to -\infty$)时,$f(x)$是否趋于0或保持有界。

   如果$f(x)$是分段函数,需要分别考虑各段上的性质。

  3、 应用积分收敛的判定方法:

   比较判别法:如果存在一个已知收敛的积分$\int_a^\infty g(x) \, dx$,且对于所有$x \geq a$,有$|f(x)| \leq g(x)$,则$\int_a^\infty f(x) \, dx$也收敛。

   绝对收敛判别法:如果$\int_a^\infty |f(x)| \, dx$收敛,则$\int_a^\infty f(x) \, dx$也收敛。

   Dirichlet判别法:如果$f(x)$在$[a, +\infty)$上非负且单调递减,且$\lim_{x \to +\infty} x f(x) = 0$,则$\int_a^\infty f(x) \, dx$收敛。

   Abel判别法:如果$f(x)$在$[a, +\infty)$上一致有界,且$\int_a^\infty g(x) \, dx$收敛,其中$g(x)$在$[a, +\infty)$上单调,则$\int_a^\infty f(x)g(x) \, dx$收敛。

   根据被积函数$f(x)$的具体形式和性质,选择适当的判别法来证明积分的收敛性。

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