含参量反常积分的一致收敛性判别法

3. 含参量的反常积分一致收敛性判别法 Weierstrass 判别法 设函数(,)f x t 定义在

{}(,):,D x t a x t T =≤<+∞∈?R

中，若

（a ） 对于每个A a >，(,)f x t 在[,]x a A ∈上为R-可积的；

（b ） 存在()x ?，使得

()a

x dx ?+∞

?收敛，且

(,)(),

[,)f x t x x a ?≤∈+∞；

则反常积分(,)a

f x t dx +∞

?

关于t T ∈绝对一致收敛，亦即，反常积分

(,)a

f x t dx +∞

?

关于t T ∈一致

收敛.

我们称定理中的()x ?为(,)f x t 的优函数.

Abel 判别法 设函数(,)f x t 、(,)g x t 定义在

{}(,):,D x t a x t T =≤<+∞∈?R

中，若

（a ） 若反常积分

(,)a

f x t dx +∞

?

关于t T ∈一致收敛；

（b ） (,)g x t 是x 的单调函数，且存在常数0L >（与[,)x a ∈+∞、t T ∈无关），使得

(,)g x t L ≤；

则反常积分

(,)(,)a

f x t

g x t dx +∞

?

关于t T ∈一致收敛.

Dirichlet 判别法 设函数(,)f x t 、(,)g x t 定义在

{}(,):,D x t a x t T =≤<+∞∈?R

中，若

（a ） 对于每个A a >，(,)f x t 在[,]x a A ∈上为R-可积的，且积分

(,)A

a

f x t dx ?关于t T ∈

一致有界，亦即，0M

?>（与A 、t 无关），使得

(,)A

a

f x t dx M ≤?；

（b ） (,)g x t 是x 的单调函数，且

lim (,)0x g x t →+∞

=

关于t T ∈一致成立；

则反常积分

(,)(,)a

f x t

g x t dx +∞

?

关于t T ∈一致收敛.

补充例9 试证反常积分 ()

20

sin u x

e

x dx α+∞

-+?，0α>为常数，关于[)0,u ∈+∞一致收敛.

证 0α

>，由

()2sin u x

x e

x e α

α-+-≤， [),0,x u ?∈+∞， （*）

而

1

1

x

x

e

dx e

ααα

α

+∞

+∞

--=-

=

?

收敛，故由Weierstrass 判别法知反常积分

()

20

sin u x

e

x dx α+∞

-+?

关于 [)0,u ∈

+∞ 一致收敛；

补充例10 试证反常积分 ()20

sin u x

e

x du α

+∞

-+?，0α≥为常数，关于[)0,x ∈+∞一致收敛.

证 0α

≥，由

()

22

sin sin u x

x

u x A

A

e

x du e

x e du

αα+∞

+∞

-+--=?

?，

作变量代换t x u =，上式右边成为

2

sin x t xA

e x

e dt x

α+∞

--?

. ？ （**）

注意到

00sin sin lim lim 0x x x x e x x e x x x

αα--→+→+== 与

2

2

2

t t

xA

e

dt e dt π

+∞

+∞

--<

=?

?，

积分

2

2

t e dt π

+∞

-=?是著名的欧拉积分，我们将在下面计算它.

于是，对于（**），0ε

?>，0δ?>，当()0,x δ∈时，有

sin 2x e x x αε

π

-<；

进而，0A ?>

，()0,x δ∈，有

()

22

2sin sin 2

u x

u

x

x

A

A

e

x du e

x e du α

αε

π

επ

+∞

+∞

-+--=<

?

=?

?；

显然，0x

=上述不等式也成立，因此，对于0A ?>、[)0,x δ∈时，

()

2sin u x

A

e

x du αε+∞

-+

另一方面，[),x δ?∈

+∞，由

()()

222

sin u x

u u

e

x e

e α

αδ

δ-+-+-≤≤

与

2

u e

du δ+∞

-?收敛（欧拉型积分）

，故由Weierstrass 判别法，知反常积分()20

sin u x

e

x du α

+∞

-+?在

[),x δ?∈+∞中一致收敛. 联合关于[)0,x δ∈与[),x δ∈+∞的结果，补充例10得证.

补充例11 试证反常积分

sin x u

x

e dx x

+∞

-? 关于[)0,u ∈+∞一致收敛. 证 由

sin x

dx x

+∞

?

收敛，因此关于[)0,u ∈+∞一致收敛； 另一方面，(),x u g x u e -= 关于[)0,x ∈+∞单调递减，且在()[)[),0,0,x u ∈+∞?+∞中

一致有界

01x u e -≤≤，

Abel 判别法便证明了例11.

补充例12 试证反常积分

sin 0

sin 2x x

e dx x

λ

+∞

? 关于()0,λ∈+∞一致收敛.

证 由 ()1,g

x x λλ=

当x →+∞时单调递减且()

1

,0g x x λ

λ=→；另一方面， sin sin sin 0

sin 22sin cos 2

A

A

A

x

x

t e

x dx e

x x dx t e dt ==???

sin sin 2sin 16A A A e e e =?-+≤；

Dirichlet 判别法证明了补充例12 .

补充例13 设p -∞<

<+∞，考虑反常积分 1

1

sin p

x I dx x

=?

，试证 （1） 当 1p -∞<< 绝对收敛、当12p ≤<非绝对收敛、当2p ≤<+∞发散；

（2） 当

(]0,2p δ∈- 一致收敛，其中0δ>、 当 ()0,2p ∈ 非一致收敛.

证 （1） 将有限区间[]0,1x ∈

上的函数

1

sin

p

x x 的积分化为无限区间上的积分比较方便.

① 当1p -∞<< 时，令 1t x =，21

dx dt t

=-，[](]0,1,1x t ∈→∈+∞，故

1122011sin sin 1sin 1p p p t t x I dx dt dt x t t t

+∞

-+∞-===???. 于是，

221

1

sin 1

p

p

t

I dt dt t t

+∞

+∞

--=

≤?

?，

因此当

1p <时，有21p ->，故积分

21

1

p

dt t

+∞

-?的收敛性保证了反常积分I

绝对收敛；因此，

当 1p -∞<

< 时，积分绝对收敛；

② 当12p ≤<，则021p <-≤，积分

21

sin p

t

dt t

+∞

-?

发散，这是因为 22sin sin 1cos 21cos 2222p

t t t t

t t t t t

--≥==-， [)1,t ∈+∞， 1

1

2dt t

+∞

?

发散，而1

cos 22t

dt t

+∞

?

收敛；另一方面，由

1

sin cos1cos 2A

t dt A =-≤?，

21p

t

-单调递减趋向于零，因此由Dirichlet 判别法知，积分I 当12p ≤<时积分I

收敛；综合，

当 12p ≤< 时，积分I

非绝对收敛；

③ 当2p ≤<+∞，对于2p =，积分

21

1

sin sin p

t

dt t dt t

+∞

+∞

-=?

?发散；对于2p >，

积分21

sin p I t t dt +∞

-=

?，故对于每个n ∈N ，有 23222

21

1222sin sin n n p p n n t

t dt t t dt ππππππ

πππππ+∞

+---??

=++++++????

?????? ，

且

()

()

222

2

2

22sin 2sin 22n n p p p n

n

t

t dt n t dt n ππ

ππ

π

π

ππ++--->=??

()

()222

2

2sin 22sin 22n p p n t

t dt n y n y dy π

π

ππ

π

ππππ---

=

-+-+?? ()

22

22sin p n y y dy π

π

ππ-=

-+?()

2

2sin p n u u du π

π-=--?，

由

()

()

()()

2

2

2

00

02sin 2cos 22p p p n u u du n u n π

π

πππ---<-<-=?

得到

()

()

2

2

222sin 0p p n n u u du π

ππ---<--

故

23222

21

1222sin sin n n p p n n t

t dt t t dt ππππππ

πππππ+∞

+---??

=++++++????

??????

()

()

()

()

2

2

2

2

21

sin 22222222p p p p p t t dt n n π

ππππ----->-+--+-?

()2

11

1

sin sin cos 1cos1p t

t dt t dt t π

π

π

ε

-=>=-=->??，

？

当2p ≤<+∞时，积分发散.

（2） ① 对于0δ

>，在(],2p δ∈-∞-中，由22p p δδ

≤-?-≥，得

2110p

t t δ

-<

≤

与 1t

δ 单调递减趋于零；

而积分

1

sin cos1cos 2A

t dt A =-≤?

一致有界，故据Dirichlet 判别法，得到积分 1

1

sin p

x I

dx x

=?

在 (],2p δ∈-∞-上一致收敛；

② 最后，积分 1

20

1

1

sin

sin p p t x I dx dt x t +∞

-=

=?

? 在 (),2p ∈-∞ 非一致收敛.

我们用反证法，设积分在区间

(),2-∞上一致收敛，则对01ε=，()001A A a ε?=>=，

s.t. 0'''A A A ?>> 时，有

''

02'

sin 1A p A t

dt t ε-<=?， (),2p ?∈-∞. 但这不可能，因为若取

'2A k π

=、

()''21A k π=+，则当k 充分大时，有

()()()()2121022222sin 1

21sin 2121k k p

p

p k

k

t dt t dt t k k π

π

π

π

εππ++---=>

≥=

++??????

??

??，

当

2p -→时，上式右边

()22221p

k π-→+????

，得到012ε=>的矛盾.

补充习题

1、讨论积分

0sin ln x

I x

dx x

λ

+∞

=

?

的收敛性，其中λ为实数. 2、讨论积分

sin 0

sin 2x x

I e dx x

λ+∞

=

? 的收敛性，其中0λ>. 3、讨论积分

0x I x e dx α+∞

-=

?

在[)0,αα∈+∞上的一致收敛性，其中00α>. 4、讨论积分

0sin cos x

I x dx x

α+∞

=

?

在[)0,αα∈+∞上的一致收敛性，其中01α>. 5、讨论积分

1

10

p I x dx -=? 在[)0,p p ∈+∞上的一致收敛性，其中00p >.

6、讨论积分

1

10

ln p I x x dx -=? 在[)0,p p ∈+∞上的一致收敛性，其中00p >.

习题反常积分的收敛判别法

习 题 8.2 反常积分的收敛判别法 ⒈ ⑴ 证明比较判别法（定理8.2.2）； ⑵ 举例说明，当比较判别法的极限形式中l =0或+∞时，?∞ +a dx x )(?和 ? ∞ +a dx x f )(的敛散性可以产生各种不同的的情况. 解 （1）定理8.2.2（比较判别法） 设在[,)a +∞上恒有)()(0x K x f ?≤≤，其中K 是正常数.则 当?∞ +a dx x )(?收敛时? ∞+a dx x f )(也收敛； 当? ∞ +a dx x f )(发散时?∞ +a dx x )(?也发散. 证 当?∞ +a dx x )(?收敛时，应用反常积分的Cauchy 收敛原理， 0>?ε ，a A ≥?0，0,A A A ≥'?：K dx x A A ε ?< ?' )(. 于是 ≤ ?' A A dx x f )(ε??ε，a A ≥?0，0,A A A ≥'?： εK dx x f A A ≥?' )(. 于是 ≥?'A A dx x )(?0)(1 ε≥?' A A dx x f K ， 所以?∞ +a dx x )(?也发散. （2）设在[,)a +∞上有0)(,0)(≥≥x x f ?，且0) ()(lim =+∞→x x f x ?.则当?∞ +a dx x f )(发散 时，?∞ +a dx x )(?也发散；但当?∞ +a dx x f )(收敛时，?∞ +a dx x )(?可能收敛，也可能发散. 例如21)(x x f = ，)20(1 )(<<=p x x p ?，则0)()(lim =+∞→x x f x ?.显然有

习题反常积分的收敛判别法

页脚内容278 习 题 8.2 反常积分的收敛判别法 ⒈ ⑴ 证明比较判别法（定理8.2.2）； ⑵ 举例说明，当比较判别法的极限形式中l =0或+∞时，?∞+a dx x )(?和?∞+a dx x f )(的敛散性可以产生各种不同的的情况. 解 （1）定理8.2.2（比较判别法） 设在[,)a +∞上恒有)()(0x K x f ?≤≤，其中K 是正常数.则 当?∞+a dx x )(?收敛时?∞+a dx x f )(也收敛； 当?∞ +a dx x f )(发散时?∞ +a dx x )(?也发散. 证 当?∞ +a dx x )(?收敛时，应用反常积分的Cauchy 收敛原理， 0>?ε ，a A ≥?0，0,A A A ≥'?：K dx x A A ε?< ?')(. 于是 ≤ ?'A A dx x f )(ε??ε，a A ≥?0，0,A A A ≥'?： εK dx x f A A ≥?' )(. 于是

页脚内容279 ≥?'A A dx x )(?0)(1ε≥?'A A dx x f K ， 所以?∞+a dx x )(?也发散. （2）设在[,)a +∞上有0)(,0)(≥≥x x f ?，且0)()(lim =+∞→x x f x ?.则当?∞+a dx x f )(发散时，?∞+a dx x )(?也发散；但当?∞+a dx x f )(收敛时，?∞+a dx x )(?可能收敛，也可能发散. 例如21)(x x f =，)20(1)(<<=p x x p ?，则0)()(lim =+∞→x x f x ?.显然有 ?∞+1)(dx x f 收敛，而对于?∞+1)(dx x ?，则当21<

=p x x p ?，则+∞=+∞→)()(lim x x f x ?.显然有 ?∞+1)(dx x f 发散，而对于?∞+1)(dx x ?，则当12 1≤

p 时收敛. ⒉ 证明Cauchy 判别法及其极限形式（定理8.2.3）. 证 定理8.2.3（Cauchy 判别法） 设在[,)a +∞?+∞(,)0上恒有f x ()≥0，K 是正常数. ⑴ 若f x K x p ()≤，且p >1，则?∞+a dx x f )(收敛；

数项级数一致收敛判别法的充要条件

关于函数项级数一致收敛判别法的充要条件 作者：杨洪， 张宏礼， YANG Hong， ZHANG Hong-li 作者单位：黑龙江八一农垦大学文理学院,黑龙江,大庆,163319 刊名： 大庆师范学院学报 英文刊名：JOURNAL OF DAQING NORMAL UNIVERSITY 年，卷(期)：2009，29(6) 被引用次数：0次 参考文献(4条) 1.陈传璋.金福临.宋学员数学分析 2000 2.刘玉琏.傅沛仁数学分析 1992 3.吉米多维奇数学分析习题集题解 1981 4.吴从析.熊启才模糊值函数级数的绝对一致收敛性 2007(05) 相似文献(10条) 1.期刊论文孙德荣.Sun Derong函数项级数一致收敛的积分判别法-昌吉学院学报2009,""(6) 在数值级数的收敛判别法中,正项级数的积分判别法解决了一类正项级数与无穷积分的收敛判别问题,在此基础上,本文进一步研究函数项级数一致收敛的积分判别法,并以此解决一类函数项级数与含参变量无穷积分的一致收敛判别问题. 2.期刊论文孔晓东浅析函数项级数非一致收敛的证明-中国科技信息2006,""(16) 通过实例介绍了三种函数项级数非一致收敛的证明方法,即函数项级数非一致收敛的ε-N定义、确界法和柯西收敛准则. 3.期刊论文李岚函数项级数一致收敛定义的推广及其应用-陕西教育学院学报2003,19(2) 利用数列对用定义判别函数项级数一致收敛的方法进行推广,找到函数项级数一致收敛的充分条件和充要条件,提供了证明函数项级数一致收敛的一般方法. 4.期刊论文王宏志.王煜函数项级数与含参变量积分一致收敛判定的统一性-通化师范学院学报2008,29(4) 函数项级数及含参变量积分是分析学中的重要内容,文中探讨了二者在一致收敛判剐法上的一致性,阐述了函数项级数及含参变量积分的内在关系. 5.期刊论文函数项级数一致收敛的判别法-甘肃联合大学学报（自然科学版）2009,23(5) 给出了判断函数项级数一致收敛的多种方法,并对每种新方法给予严格证明,内容丰富,方法多样,以利于对函数项级数一致收敛的深入了解和更为广泛的应用. 6.期刊论文王秀玲.杨雯雯.WANG Xiu-ling.YANG Wen-wen函数项级数一致收敛概念的教学设计与实践-安庆师范学院学报（自然科学版）2009,15(4) 以问题为中心进行探索式教学是当今数学教研改革的重点,本文以函数项级数的一致收敛概念的教学设计为例探讨了以问题为中心进行教学的实践 ,结果表明这是一种很好的教学模式. 7.期刊论文陶思俊.黄新仁函数项级数"非一致收敛"的几种证法-硅谷2008,""(20) 结合实例,讲解了函数项级数非一致收敛的三种常见证法,即利用柯西准则证明、利用余项上确界的极限不为零证明及利用和函数的连续性证明. 8.期刊论文刘庆升.翟永恒.刘桂仙函数项级数一致收敛的判别法-科技信息2009,""(9) 为了开阔思路,更好的理解和掌握函教项级数一致收敛的方法,本文对函数项级数一致收敛的几种判别法,分析、归纳和总结. 9.期刊论文李勇.LI Yong函数项级数一致收敛充要条件的一个注记-重庆文理学院学报(自然科学版)2006,5(2) 论述了函数序列和函数项级数一致收敛的概念和相关定理,并进一步给出了以往教材中没有提到的关于判别函数项级数一致收敛的一个有效充要判别法. 10.期刊论文杨玉敏Fuzzy值向量函数列及函数项级数的一致收敛性-鞍山师范学院学报2001,3(3) 引入了Fuzzy值向量函数列及函数项级数一致收敛的概念,给出了它们一致收敛的判别法;研究了一致收敛的函数列及函数项级数的解析性质. 本文链接：https://www.sodocs.net/doc/9a16745567.html,/Periodical_dqgdzkxxxb200906019.aspx 授权使用：中共汕尾市委党校(zgsw)，授权号：5d32f8da-42ac-4e79-9a0a-9dcf00a6ca54 下载时间：2010年8月11日

含参量积分汇总

第十九章含参量积分 一.填空题 1.若在矩形区域上_________,则 2.含参量反常积分 在____________上一致收敛. 3.设在上连续,若含参量反常积分 在上___________,则在上连续. 4. 5.在中如令, 则 6. 对于任何正实数函数与B函数之间的关系为 7. 在上不一致收敛是指______________. 8. 9. 设, 则 10. 利用函数定义, 二.证明题 1. 证明在上一致收敛. 2. 证明在上一致收敛. 3.证明若函数在连续, 则, 有

4.证明在上非一致收敛. 5.证明 6.证明在上一致收敛. 7. 证明在上不一致收敛. 8. 证明 9. 证明 10. 证明在R上连续. 计算题1. 求 2. 求 3.设. 求 4. 求 5.用函数与B函数求积分 6.用函数与B函数求积分 7.求积分 8.从等式出发, 计算积分 9.设. 求

10.求 填空题答案 1. 连续. 2. R 3. 一致收敛. 4. 5.. 6. . 7. , 有 8. 1 9. . 10. . 证明题答案: 1. 证明: , 有 , 而收敛, 则 在上一致收敛. 2. 证: , 有, 而, 则 在上一致收敛. 3证: 已知在连续, 使. 设, 有 于是,

4.证: , 有 . 即在上非一致收敛. 5.证: 设有 . 6.证: 由于反常积分收敛,函数对每个单调, 且对任何, 都有. 故由阿贝耳判别法可知 在上一致收敛. 7. 证: 因在处不连续, 而在 内连续, 由连续性定理知, 在上不一致收敛. 8. 证: 令, 则. 9. 证: 令则, . 10. 证：

反常积分的收敛判别法

反常积分的收敛判别法 阿文 摘 要：掌握不同类型函数反常积分收敛性的多种判别方法，对于需要计算出其收敛值的，也可以方便的计算出其收敛的数值. 关键词：Cauchy 判别法； Abel 判别法； Dirichlet 判别法 引 言 一般情况下，只需确定一个反常积分函数的收敛性，而不一定需要求出其具体的收敛数值.因此，掌握不同类型函数的反常积分收敛判别法是极其必要的. 一 非负函数反常积分的收敛判别法 1.比较判别法 设在),[+∞a 上恒有)()(0x K x f ?≤≤，其中K 是正常数，则 （1） 当? +∞a dx x )(?收敛时?+∞a dx x f )(也收敛； （2） 当?+∞a dx x f )(发散时?+∞a dx x )(?也发散. 2.Cauchy 判别法 设在),[+∞a ),0(+∞?上恒有0)(≥x f ，K 是正常数， （1）若p x K x f ≤)(，且p>1,则dx x f a ?+∞)(收敛； （2）若p x x f K ≥)(，且p 1≤，则?+∞a dx x f )(发散. 二 一般函数反常积分的收敛判别法 1.Abel 判别法 dx x f a ? +∞)(收敛，)(x g 在),[+∞a 单调有界，则dx x g x f a )()(?+∞收敛；

2.Dirichlet 判别法 F(A)=dx x f A a ?)(在[),+∞a 上有界，)(x g 在[),+∞a 上单调且+∞→x lim 0)(=x g ，则dx x g x f a )()(?+∞ 收敛. 三 无界函数反常积分的收敛判别法 1.Cauchy 判别法 设在[),b a 上恒有0)(≥x f ，当x 属于b 的某个领域),[0b b η-时，存在正常数K ，使得 (1) ,) ()(p x b K x f -≤且p<1，则?b a dx x f )(收敛; (2) ,)()(p x b K x f -≥且p 1≥则?b a dx x f )(发散. 2.Abel 判别法 ?b a dx x f )(收敛，)(x g 在),[ b a 上单调有界，则?b a dx x g x f )()(收敛. 3.Dirichlet 判别法 ? -=ηηb a dx x f F )()(在],0(a b -上有界，)(x g 在),[b a 上单调且0)(lim =-→x g b x , 则?b a dx x g x f )()(收敛. 总 结 函数的类型不同，其相应的反常积分收敛判别法也就不同. 熟练掌握多种判别法可以对不同类型函数的敛散性做出正确的估计及计算.一般的，同一类函数也可用不同的方法来计算，既省时间，正确度又高. 参考文献 [1]陈纪修，於崇华，金路.数学分析(第二版)[M]，北京：高等教育出版社，2004.6.

正项数收敛判别方法

数学与统计学院应用数学系 综合课程设计成绩评定书设计题目：正项级数收敛的判别方法

摘要： 各项都由正数组成的级数称为正项级数，它是数项级数的特例。本文主要考虑正项级数的收敛问题，通过介绍比较原则、比式判别法、根式判别法以及积分判别法等常用的判别方法，并结合相关实例，判断所给级数的敛散性。 关键字：正项级数 收敛 比较原则 比式判别法 根式判别法 积分判别法 1基本概念 1.1 数项级数及其敛散性 在介绍正项级数之前先引入数项级数的相关概念及收敛级数的基本性质，下面介绍数项级数以及级数敛散的定义。 定义1：给定一个数列{}n u ，对它的各项依次用“+”号连接起来的表达式 12n u u u ++++ （1） 称为数项级数或无穷级数（简称级数），其中n u 称为数项级数的通项。 数项级数(1)的前n 项之和，记为1 n n k k S u == ∑，称为（1）的前n 项部分和。 定义2：若（1）的部分和数列{}n S 收敛于S （即lim n n S S →∞ =），则称数项级数（1）收 敛，并称S 为（1）的和，记为1 n n S u ∞ == ∑，若{}n S 为发散数列，则称数列（1）发散。 根据级数（1）的收敛性，可以得到收敛级数的一些性质： (i) 收敛级数的柯西收敛准则 级数（1）收敛的充要条件是：0ε?>，0N ?>，n N ?>，p Z + ?>，有 12||.n n n p u u u ε++++++< (ii) 级数收敛的必要条件：若级数 1 n n u ∞ =∑收敛，则lim 0n n u →∞ =. (iii)去掉、改变或增加级数的有限项并不改变级数的敛散性。 (iv) 在收敛级数的项中任意加括号，既不改变级数的收敛性，也不改变它的和（正项级数也满足）。 (v) 运算性质： 若级数 1 n n u ∞ =∑与 1 n n v ∞ =∑都收敛，c d 是常数，则 1 ()n n n cu dv ∞ =+∑收敛，且满足

函数项级数一致收敛的判定开题报告

一、本课题研究现状及可行性分析 目前通用的数学分析教材（如华东师范大学，复旦大学，吉林大学，北京师范大学等）其介绍的主要内容如下：M 判别法，狄利克雷判别法，阿贝尔判别法，柯西收敛准则等，用来判别一些级数的一致收敛性问题，其他一些数学方面的工作者对某些特殊级数的收敛性进行了讨论。当前对级数的收敛性的讨论研究已经到达比较高级阶段，分枝也比较细，发展也相对较完善。但在许多实际解题过程中，往往不是特定的级数，用特殊的方法不能解决。故需对特殊级数情况要总结和发展。 函数项级数的一致收敛性的判定是数学分析中的一个重要知识点，函数项级数既可以被看作是对数项级数的推广，同时数项级数也可以看作是函数项级数的一个特例。它们在研究内容上有许多相似之处，如研究其收敛性及和等问题，并且它们很多问题都是借助数列和函数极限来解决，同时它们敛散性的判别方法也具有相似之处，如Cauchy 判别法，阿贝尔判别法，狄利克雷判别法等。教材中给出了对于()n u x 一致收敛性的判别法，如Cauchy 判别法，阿贝尔判别法，狄利克雷判别法等，但在具体进行一致收敛的判别时，往往会有一定的困难，这就需要我们有效地运用函数项级数一致收敛的判别法。而此课题除了叙述以上判别法外，还对这些判别方法进行了一些推广，从而进一步丰富了判别函数项级数一致收敛的方法。 二、本课题研究的关键问题及解决问题的思路 关键问题：对函数项级数一致收敛性判别法总结和推广。 基本思路：首先从定义出发，让读者了解函数项级数及一致收敛的定义，对函数项级数一致收敛有一个大致的认识，并对其进行一定的说明，且将收敛与一致收敛做一个比较，使读者对其有一个更深刻的认识。随后给出一些常见的一致收敛的判别法，并附上例题加以说明。当熟悉了一般的判别法后，我将其加以推广，得到一些特殊的判别法，如比式判别法，根式判别法，对数判别法等。

习题8.2反常积分的收敛判别法

习 题 8.2 反常积分的收敛判别法 ⒈ ⑴ 证明比较判别法（定理8.2.2）； ⑵ 举例说明，当比较判别法的极限形式中l =0或+∞时，?∞ +a dx x )(?和 ? ∞ +a dx x f )(的敛散性可以产生各种不同的的情况。 解 （1）定理8.2.2（比较判别法） 设在[,)a +∞上恒有)()(0x K x f ?≤≤，其中K 是正常数。则 当?∞ +a dx x )(?收敛时? ∞+a dx x f )(也收敛； 当? ∞ +a dx x f )(发散时?∞ +a dx x )(?也发散。 证 当?∞ +a dx x )(?收敛时，应用反常积分的Cauchy 收敛原理， 0>?ε ，a A ≥?0，0,A A A ≥'?：K dx x A A ε ?< ?' )(。 于是 ≤ ?' A A dx x f )(ε??ε，a A ≥?0，0,A A A ≥'?： εK dx x f A A ≥?' )(。 于是 ≥?'A A dx x )(?0)(1 ε≥?' A A dx x f K ， 所以?∞ +a dx x )(?也发散。 （2）设在[,)a +∞上有0)(,0)(≥≥x x f ?，且0) ()(lim =+∞→x x f x ?。则当?∞ +a dx x f )(发 散时，?∞ +a dx x )(?也发散；但当?∞ +a dx x f )(收敛时，?∞ +a dx x )(?可能收敛，也可能发散。 例如21)(x x f = ，)20(1 )(<<=p x x p ?，则0)()(lim =+∞→x x f x ?。显然有 ?∞ +1 )(dx x f 收敛，而对于?∞ +1)(dx x ?，则当21<

无穷积分的性质与收敛判别法

§2 无穷积分的性质与收敛判别法 教学目的与要求： 掌握条件收敛与绝对收敛的概念，收敛的无穷积分具有的四个性质；掌握收敛的Cauchy 准则、比较判别法及其三个推论、阿贝耳判别法、狄利克雷判别法等。 教学重点，难点： 无穷积分的收敛性比较判别法、柯西判别法、狄利克雷判别法等。 教学内容： 本节介绍了无穷积分的三个性质和四种判别收敛的方法 一 无穷积分的性质 由定义知道，无穷积分 ()dx x f a ? +∞ 收敛与否，取决于函数F （u ）=()dx x f u a ?在u →+∞时是否存在 极限。因此由函数极限的柯西准则导出无穷积分收敛的柯西准则。 定理11.1 无穷积分()dx x f a ? +∞ 收敛的充要条件是：任给ε＞0，存在G ≥a ，只要u 1、u 2＞G ，便 有 ()()()2 1 2 1 u u u a a u f x dx f x dx f x dx ε-= ?≥a ，只要u 1、u 2＞G ，便有 ()()()221 1 21|()()|.u u u u a a f x dx f x dx f x dx F u F u ε=-=-

反常积分的敛散性判定方法

内蒙古财经大学本科学年论文反常积分敛散性的判定方法 作者陈志强 学院统计与数学学院专业数学与应用数学年级2012 级 学号122094102 指导教师魏运 导师职称教授 最终成绩75 分

目录 摘要??????????????????.. ?? . ?. ?????..1 关键词??????????????????.. ?? . ?. ????..1 引言 ----------------------------------------------------------------------------------------2 一、预备知识?????????? .. ?? . ?. ????? . 2 1.无穷限反常积分??????????..??.?.?????..2 2.瑕积分????????..??.?.????3 3.反常积分的性质???????? .. ?? . ?. ????3 二、反常积分的收敛判别法????????????.. ?? . ?. 4 1 无穷积分的收敛判别????????.. ?? . ? . ?????4 (1). 定义判别法 (2). 比较判别法 (3).柯西判别法??????? .. ?? . ?. ?????..?? 4??????? .. ?? . ?. ?????..?? 4??????? .. ?? . ?. ?????..?? 5 (4)阿贝尔判别法 . ???????..??.?.?????.6 (5).狄利克雷判别法???????..??.?.?????7 2 瑕积分的收敛判别???????..??.?.?????. .?8 (1). 定义判别法???????..??.?.?????..??8 (2). 定理判别法???????????..??.?.?????.9. (3). 比较判别法?????????????.. ?? . ?. ????9 (4).柯西判别法???????????..??.?.?????9 (5).阿贝尔判别法???????????..??.?.???.10 (6).狄利克雷判别法????????..??.?.?????10.

函数项级数一致收敛的几个判别法及其应用

函数项级数一致收敛性判别法及其应用 栾娈 20111101894 数学科学学院 数学与应用数学11级汉班 指导老师：吴嘎日迪 摘要:本文证明了常用的函数项级数一致收敛性的判别法,并通过例题给出了它的应用.另外,仿照极限的夹逼原理,得到函数项级数一致收敛的夹逼判别法. 关键词:一致收敛,函数项级数,和函数 1.函数列与一致收敛性 (1)函数项级数一致收敛性的定义:设有函数列{S n （x ）}(或函数项级数∑∞ =1 )(n n x u 的 部分和序列)。若对任给的0>ε，存在只依赖于ε的正整数N （ε），使n > N （ε）时，不等式 ε<-)()(x S x S n 对X 上一切x 都成立，则称{S n （x ）}（∑∞ =1 )(n n x u ）在X 上一致收敛于S （x ）. 一致收敛的定义还可以用下面的方式来表达： 设 =-S S n X x ∈s u p )()(x S x S n -， 如果 0lim =-∞ →S S n n 就称S n （x ）在X 上一致收敛于S(x ). 例1 讨论 = +=X x n nx x S n 在2 2 1)([0，1]的一致收敛性 由于S （x ）=0, 故 2 11)(m a x 1 = ?? ? ??==-≤≤n S x S S S n n x o n ， 不收敛于零，故在[0，1]上非一致收敛 (2)函数项级数一致收敛的几何意义:函数列{f n }一致收敛于的f 几何意义：对任 给的正数ε ，存 N ，对一切序号大于N 的曲线y=f n (x )都落在以曲 线y= f (x )+ε与y=f (x )-ε为上，下边界的带形区域内. 2.函数列一致收敛的判别准则（充要条件）

含参量反常积分的一致收敛发判别法及推广汇总

含参量反常积分的一致收敛判别法及推广 作者：蒋碧希 指导老师：张海 摘要 本文主要介绍了含参量反常积分（含参量无穷限反常积分、含参量瑕积分）的基本概念、性 质.然后参照无穷限反常积分的方法建立了相应的含参量瑕积分的一致收敛性.最后结合例题说明其在解题中的应用. 关键词 含参量无穷限反常积分 含参量瑕积分 一致收敛 1 引言 对于含参量无穷限反常积分的基本概念、性质、一致收敛性判别法大部分教材都有详细论述.而忽视了含参量瑕积分的一致收敛性的判定,其实两者之间是同中有异的.本文主要参照无穷限反常积分的方法建立相应的含参量瑕积分的一致收敛判别法，并探究其在解题中的应用. 2 含参量无穷限反常积分的一致收敛判别法 2.1 含参量无穷限反常积分的定义 设函数(,)f x y 定义在无界区域{(,)|,}R x y a x b c y =≤≤≤≤+∞上，若对每一个固定的[,]x a b ∈，反常积分 (,)c f x y dy +∞ ? (1) 都收敛，则它的值是x 在[,]a b 上取值的函数，当这个函数为()I x 时，则有 ()(,),[,],c I x f x y dy x a b +∞ =∈? (2) 称(1)式为定义在[,]a b 上的含参量x 的无穷限反常积分，或简称含参量反常积分. 2.2 含参量反常积分的一致收敛概念 若含参量反常积分(1)与()I x 对任给的正数ε，总存在某一实数N c >，使得当M N >时，对一切[,]x a b ∈，都有 (,)()M c f x y dy I x ε-

(,)M f x y dy ε+∞ ，使得当M A A >21,时，对一切],[b a x ∈，都有 2 1 (,)A A f x y dy ε?ε,0>?M ,M A A >?21,时，使得],[b a x ∈?时，有 1 (,)2A f x y dy ε+∞ ?>?M ε，当M A A >21,时， 有 2 1 (,)A A f x y dy ε，总存在某一实数c M >，使得M A A >21,时，对一切 ],[b a x ∈，都有 2 1 (,)A A f x y dy ε

反常积分

第十一章反常积分 教学要点： 反常积分收敛和发散的概念及敛散性判别法。 教学内容： §1 反常积分的概念（4学时） 反常积分的引入，两类反常积分的定义反常积分的计算。 §2 无穷积分的性质与收敛判别（4学时） 无穷积分的性质，非负函数反常积分的比较判别法，Cauchy判别法，反常积分的Dirichlet判别法与Abel判别法。 §3 瑕积分的性质与收敛判别 瑕积分的性质，绝对收敛，条件收敛，比较法则。 教学要求： 掌握反常积分敛散性的定义，奇点，掌握一些重要的反常积分收敛和发散的例子，理解并掌握绝对收敛和条件收敛的概念，并能用反常积分的Cauchy收敛原理、非负函数反常积分的比较判别法、Cauchy判别法，以及一般函数反常积分的Abel、Dirichlet判别法判别基本的反常积分。 1．反常积分的收敛性及其收敛性的判别法是本章的重点. 2．两类反常积分的性质及其收敛性判别法有很多相似之处，应引导学生加以类比。 §1 反常积分概念 教学目标：掌握反常积分的定义与计算方法． 教学内容：无穷积分；瑕积分． 教学建议：

讲清反常积分是变限积分的极限． 教学过程： 一、 问题的提出 1、为什么要推广Riemann 积分 定积分()b a f x dx ?有两个明显的缺陷：其一，积分区间[a,b]必须是有限区间； 其二，若[,]f R a b ∈，则0M ?>，使得对于任意的[,]x a b ∈，|()|f x M ≤（即有界是可积的必要条件）。这两个缺陷限制了定积分的应用，因为在许多实际问题和理论问题中涉及到积分区间是无穷区间或被积函数出现无界的情形。 例1（第二宇宙速度问题）、在地球表面初值发射火箭，要是 火箭克服地球引力，无限远离地球，问初速度至少多大？ 解： 设地球半径为 ，火箭质量为 ，地面重力加速度为，有万有引 力定理，在距地心处火箭受到的引理为 于是火箭上升到距地心处需要做到功为 当 时，其极限就是火箭无限远离地球需要作的功 在由能量守恒定律，可求得处速度至少应使 例2、 从盛满水开始打开小孔，问需多长时间才能把桶里水全部放完？ 解： 由物理学知识知道，（在不计摩擦情况下），桶里水位高度为 时，水从小孔里流出的速度为

广义积分的收敛判别法

第二节 广义积分的收敛判别法 上一节我们讨论了广义积分的计算, 在实际应用中，我们将发现大量的积分是不能直接计算的，有的积分虽然可以直接计算，但因为过程太复杂，也不为计算工作者采用，对这类问题计算工作者常采用数值计算方法或Monte-Carlo 方法求其近似值. 对广义积分而言，求其近似值有一个先决条件 — 积分收敛，否则其结果毫无意义。 因此，判断一个广义积分收敛与发散是非常重要的． 定理9.1（Cauchy 收敛原理）f (x )在[a , +∞ ）上的广义积分? +∞a dx x f )(收敛的充分必要条件是：0>?ε, 存在A>0, 使得b , b '>A 时，恒有 ε?ε , 0>?δ, 只要0<δηη<

含参量反常积分一致收敛性的判别法资料

含参量反常积分一致收敛的判别法 王 明 星 （德州学院数学科学学院,山东德州 253023） 摘 要： 含参量反常积分是研究和表达函数特别是非初等函数的有力工具.本文通过对含参量反常积分一致收敛性的分析和研究,总结出了判别含参量反常积分一致收敛的几种简单而有效的方法和定理（柯西准则,M 判别法,确界法,狄利克雷判别法等）,从而方便了含参量反常积分一致收敛性的学习和掌握. 关键词： 含参量反常积分; 一致收敛; 判别法 含参量反常积分包括含参量无穷限反常积分和含参量无界函数反常积分,两种反常积分一致收敛性的判别法是相似的,所以我们下面仅仅讨论含参量无穷限反常积分一致收敛性的判别法. 1 含参量无穷限反常积分一致收敛的概念 1.1 含参量无穷限反常积分 设函数(,)f x y 定义在无界区域(){},,R x y a x b c y =|≤≤≤<+∞上,若对每一个固定的[],x a b ∈,反常积分 (,)c f x y dy +∞ ? 都收敛,则它的值是x 在[],a b 上取值的函数,当记这个函数为()I x 时,则有 ()(,)c I x f x y dy +∞=?,[],x a b ∈ 称(,)c f x y dy +∞? 为定义在[],a b 上的含参量无穷限反常积分. 1.2 含参量无穷限反常积分收敛 若含参量无穷限反常积分(,)c f x y dy +∞? 与函数()I x 对每一个固定的 [],x a b ∈,任给的正数ε,总存在某一实数N c >,使得M N >时,都有 (,)()M c f x y dy I x ε-

含参量反常积分答案

§2 含参量反常积分 一 一致收敛性及其判别法 设函数(,)f x y 定义在无界区域{(,)|,}R x y x I c y =∈≤<+∞上，其中I 为一区间，若对固定的x I ∈，反常积分 (,)c f x y dy +∞ ? （1） 都收敛，则它的值是x 在I 上取值的函数，当记这个函数为()x φ时，则有 ()(,),c x f x y dy x I φ+∞ =∈? ， （2） 称（1）式为定义在I 上的含参量x 的无穷限反常积分，或简称含参量反常积分。 如同反常积分与数项级数的关系那样，含参量反常积分与函数项级数在所研究的问题与论证方法上也极为相似。 首先引入含参量反常积分的一致收敛概念及柯西准则。 定义1 若含参量反常积分（1）与函数()x φ对任何的正数ε。总存在某一实数N c >，使得当M N >时，对一切x I ∈。都有 (,)()c f x y dy x φε+∞ -，使得当1 2 ,M A A >时，对一切x I ∈， 都有 1 2 (,)A f x y dy A ε），但在()0,+∞内不一致收敛。

函数项级数一致收敛性的判别法

函数项级数一致收敛性的判别法 摘 要 函数项级数是数学分析中的重点和难点,因此讨论和分析它的性质和判别方法显得尤为重要,本文给出了函数项级数的定义以及函数项级数一致收敛性的判别定理，并用之来解决函数项级数一致收敛性的一些问题比较容易. 关键词 函数项级数；一致收敛性；判别法. 中图分类号 O173.1 Function Seies Convergence Criterion Abstrac t ：Function is a mathematical analysis of series of focus and difficult, so the discussion and analysis of its nature and it is particularly important to identify methods.In this paper, the definition of Function series and uniform convergence of Function series of discriminant theorem,and used to solve the series of uniform convergence of Function of some of the problems is easier. Key words ：Function series; Uniform convergence of; Discriminance 1 引言及预备知识 如果函数项级数具有一致收敛性,函数项级数的和函数或余和易于求得,判别它的一致收敛性可应用一致收敛定义,如果很难求得它的和函数或余和，就根据函数自身的结构,找到判别一致收敛性的判别法. 定义1.1[1] 设()12(),,u x u x …()n u x ,…是一列定义在D 上的函数,把这些函数的各项用加号连接起来的表达式 ()()12u x u x ++…+()n u x +…或()1n n u x ∞ =∑, (1) 称为函数项级数.a D ?∈ 函数级数在a 对应一个数值级数 1 ()U n a ∞ =∑ =12()()u a u a ++...+()n u a +. (2) 它的敛散性可用数值级数敛散性的判别法判别,若级数(2)收敛,则称a 是函数级数(1)的收敛点;若级数(2)发散,则称a 是函数级数(1)的发散点. 定义 1.2[1] 函数项级数(1)的收敛点的集合,称为函数项级数(1)的收敛域,若收敛域是一个区间,则称此区间是函数项级数的收敛区间. 定义 1.3[1] 设数集E 为函数项级数()1 n n u x ∞ =∑的收敛域,则对每个x E ∈记S(x)= ()1 n n u x ∞=∑称S(x)为函数项级数()1 n n u x ∞ =∑的和函数.

无穷积分的性质与收敛判别法

§2 无穷积分的性质与收敛判别法 教学目的与要求： 掌握条件收敛与绝对收敛的概念，收敛的无穷积分具有的四个性质；掌握收敛的Cauchy 准则、比较判别法及其三个推论、阿贝耳判别法、狄利克雷判别法等。 教学重点，难点： 无穷积分的收敛性比较判别法、柯西判别法、狄利克雷判别法等。 教学内容： 本节介绍了无穷积分的三个性质和四种判别收敛的方法 一 无穷积分的性质 由定义知道，无穷积分 ()dx x f a ? +∞ 收敛与否，取决于函数F （u ）=()dx x f u a ?在u →+∞时是否存在 极限。因此由函数极限的柯西准则导出无穷积分收敛的柯西准则。 & 定理 无穷积分 ()dx x f a ? +∞ 收敛的充要条件是：任给ε＞0，存在G ≥a ，只要u 1、u 2＞G ，便有 ()()()2 1 2 1 u u u a a u f x dx f x dx f x dx ε-= ?≥a ，只要u 1、u 2＞G ，便有 ()()()2 2 1 1 21|()()|.u u u u a a f x dx f x dx f x dx F u F u ε=-=-

反常积分的敛散性判定方法

反常积分敛散性的判定方法 作者陈志强 学院统计与数学学院 专业数学与应用数学 年级 2012级 学号 2 指导教师魏运 导师职称教授 最终成绩 75分

目录 摘要 (1) 关键词 (1) 引言 --------------------------------------------------------------------- -------------------2 一、预备知识 (2) 1.无穷限反常积分 (2) 2.瑕积分 (3) 3.反常积分的性质 (3) 二、反常积分的收敛判别法 (4) 1无穷积分的收敛判别 (4) (1).定义判别法 (4) (2).比较判别法 (4) (3).柯西判别法 (5) (4)阿贝尔判别法 (6) (5).狄利克雷判别法 (7) 2瑕积分的收敛判别.................................................. . (8) (1).定义判别法 (8) (2).定理判别法 (9) (3).比较判别法 (9) (4).柯西判别法 (9) (5).阿贝尔判别

法 (10) (6).狄利克雷判别法 (10)

参考文献 (11)

摘要 在很多实际问题中，要突破积分区间的有穷性和被积函数的有界性，由此得到了定积分的两种形式的推广：无穷限反常积分和瑕积分。我们将这两种积分统称为反常积分。因为反常积分涉及到一个收敛问题，所以反常积分的敛散性判定就显得非常重要了。本文将对反常积分的敛散性判定进行归纳总结，并给出了相关定理的证明，举例说明其应用，这样将有助于我们灵活的运用各种等价定理判断反常积分的敛散性。 关键词：反常积分瑕积分极限敛散性