反常积分敛散性的比较判别法专题(及常用反常积分)
反常积分敛散性的比较判别法
文章目录
- 1.比较判别法的一般形式
- 2.比较判别法的极限形式
- 3.常用结论
- ①常用反常积分一(p积分)
- ②常用反常积分二(q积分)
- ③常用反常积分三
- ④常用反常积分四
1.比较判别法的一般形式
设f(x)f(x)f(x),g(x)g(x)g(x)在[a,+∞)[a,+\infty)[a,+∞)上 连续,且0<f(x)≤g(x)0<f(x)≤g(x)0<f(x)≤g(x)。则
若∫a+∞g(x)dx\int_{a}^{+\infty} g(x) dx∫a+∞g(x)dx收敛,则有∫a+∞f(x)dx\int_{a}^{+\infty} f(x) dx∫a+∞f(x)dx收敛;
若∫a+∞f(x)dx\int_{a}^{+\infty} f(x) dx∫a+∞f(x)dx发散,则有∫a+∞g(x)dx\int_{a}^{+\infty} g(x) dx∫a+∞g(x)dx发散。
2.比较判别法的极限形式
设f(x)f(x)f(x),g(x)g(x)g(x)在[a,+∞)[a,+\infty)[a,+∞)上 非负连续,limx→+∞f(x)g(x)=λ\lim\limits_{x \to +\infty}\frac{f(x)}{g(x)}=\lambdax→+∞limg(x)f(x)=λ,则
若λ>0\lambda>0λ>0,则∫a+∞f(x)dx\int_{a}^{+\infty}f(x)dx∫a+∞f(x)dx 与 ∫a+∞g(x)dx\int_{a}^{+\infty}g(x)dx∫a+∞g(x)dx敛散性相同。
若λ=0\lambda=0λ=0,且 ∫a+∞g(x)dx\int_{a}^{+\infty}g(x)dx∫a+∞g(x)dx收敛,则 ∫a+∞f(x)dx\int_{a}^{+\infty}f(x)dx∫a+∞f(x)dx 收敛。
若λ=+∞\lambda=+\inftyλ=+∞,且 ∫a+∞g(x)dx\int_{a}^{+\infty}g(x)dx∫a+∞g(x)dx发散,则 ∫a+∞f(x)dx\int_{a}^{+\infty}f(x)dx∫a+∞f(x)dx 发散。
3.常用结论
①常用反常积分一(p积分)
对反常积分∫a+∞1xpdx\int_{a}^{+\infty}\frac{1}{x^p}dx∫a+∞xp1dx,(a>0)
若p>1p>1p>1,则该反常积分收敛;
若p≤1p≤1p≤1,则该反常积分发散。
②常用反常积分二(q积分)
对反常积分∫ab1(x−a)qdx\int_{a}^{b}\frac{1}{(x-a)^q}dx∫ab(x−a)q1dx,(a>0)
若q<1q<1q<1,则该反常积分收敛;
若q≥1q≥1q≥1,则该反常积分发散。
③常用反常积分三
对反常积分∫2+∞1xplnqxdx\int_{2}^{+\infty}\frac{1}{x^p\ln^qx}dx∫2+∞xplnqx1dx,
若P>1P>1P>1,则对任意q该反常积分都收敛;
若P<1P<1P<1,则对任意q该反常积分都发散;
若P=1P=1P=1,则q>1时该反常积分收敛,q≤1时该反常积分发散。
④常用反常积分四
∫−∞+∞e−x2dx=π\int_{-\infty}^{+\infty}e^{-x^2}dx=\pi∫−∞+∞e−x2dx=π
对于一般的多数反常积分,如果可以化成p积分或q积分的形式,则化成即可再判断敛散性。
如果不能,则先尽可能地化简,然后选择合适的p积分或q积分,将其与之进行比较即可。
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