Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ма1Раздзел 4.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
17.12.2018
Размер:
2.73 Mб
Скачать

Прыклады. А) збежны, бо .

б) разбежны, бо .

в) збежны, бо нарастае хутчэй за любую ступень, таму . Такім чынам,

Практыкаванне. Дакажыце, што збежны пры .

г) збежны, бо – лянівая функцыя, таму . Такім чынам, .

Практыкаванне. Дакажыце, што збежны пры .

def. Неўласцівы інтэграл называецца абсалютна збежным, калі ін-тэграл ёсць збежны.

Заўвага 3. З абсалютнай збежнасці НІ-1 вынікае яго збежнасць, паколькі , г. зн. выконваецца крытэр Кашы.

§4.15. Умоўная збежнасць ні-1.

def. Калі інтэграл ёсць збежны, а – разбежны, то інтэграл называецца ўмоўна збежным.

Тэарэма 1 (Прыкмета Дырыхле). Няхай функцыя ёсць непарыўная і мае абмежаваную першаісную на . Няхай функцыя ёсць непарыўна дыферэнцавальная і манатонная на і . Тады інтэграл – збежны.

□ Пераканаемся, што для функцыі выконваецца крытэр інтэгра-вальнасці Кашы. Правядзем інтэграванне часткамі

Паколькі абмежаваная, то , прычым . Такім чынам, маем

Паколькі , то . Таму

Згодна з крытэрам Кашы інтэграл – збежны. ■

Тэарэма 2 (прыкмета Абэля). Калі функцыя ёсць непарыўная на і – збежны, а функцыя абмежаваная і яе вытворная – непарыўная і не мяняе знаку на , то – збежны.

□ Доказ вынікае з прыкметы Дырыхле. Паколькі вытворная функцыі не мяняе знаку, то яна манатонная на , а тады з яе абмежаванасці вынікае існаванне ліміта . З роўнасці

вынікае: дастаткова даказаць збежнасць .

Паколькі і функцыя манатонная, то, каб скарыстацца прыкметаю Дырыхле, дастаткова даказаць, што першаісная для ёсць абмежаваная.

Сапраўды, паколькі інтэграл – збежны, то існуе ліміт , а інтэграл – першаісная для непарыўнай функцыі ёсць функцыя непарыўная на любым адрэзку . Паколькі ліміт гэтай функцыі існуе на , то яна – абмежаваная на . ■

Прыклад 1. Даследаваць на абсалютную збежнасць інтэграл .

► Першаісная функцыі ёсць – абмежаваная, а функцыя – манатонная і бясконца малая на прамежку . Паводле прыкметы Дырыхле інтэграл – збежны.

Даследуем інтэграл на абсалютную збежнасць. З няроўнасці нічога не вынікае. Але і пры гэтым інтэграл паводле прыкметы Дырыхле ёсць збежны.

Калі б інтэграл быў збежны, то з няроўнасці мелі б, што – збежны, але ж ён разбежны. Такім чынам, – разбежны, а інтэграл – умоўна збежны. ◄

Прыклад 2. Даследуем інтэграл Фрэнэля на збежнасць.

►Запішам падынтэгральную функцыю у выглядзе . Паколькі першаісная – абмежаваная, а функцыя манатонна імкнецца да нуля, то на падставе прыкметы Дырыхле інтэграл Фрэнэля – збежны.

Зазначым, што інтэграл – разбежны. ◄

§4.16. Неўласцівыя інтэгралы ад неабмежаваных функцый.

def. Калі функцыя ёсць неабмежаваная ў пункце , і інтэгравальная на кожным адрэзку ( упрыватнасці ёсць абмежаваная на адрэзку ), то пункт называюць асаблівым пунктам функцыі .

def. Ліміт

(1)

называюць неўласцівым інтэгралам ад неабмежаванай функцыі на адрэзку (або неўласцівым інтэгралам другога роду, НІ-2) і абазначаюць

. (2)

Калі існуе канечны ліміт (1), то Ні-2 (2) называюць збежным. Калі ж ліміт (1) не існуе, то кажуць, што інтэграл (2) ёсць разбежны.

Заўвага 1. Калі , то інтэгралы і збягаюцца або разбягаюцца адначасова.

Заўвага 2. Формулу (2) бывае больш зручна запісваць у выглядзе

. (3)

Аналагічна азначаецца неўласцівы інтэграл , калі ёсць асаблівы пункт функцыі

.

Калі ж пункт ёсць асаблівы пункт функцыі , і інтэгралы і – збежныя, то

=+.

Далей для пэўнасці мы будзем вывучаць НІ-2, якія азначаюцца формуламі (2), або (3).

Паміж НІ-1 і НІ-2 існуе пэўная сувязь.

Сапраўды, няхай ёсць інтэгравальная на і – яе асаблівы пункт. У інтэграле з (3) зробім замену

і атрымаем . Такім чынам, прыходзім да роўнасці

.

Гэта азначае, што для НІ-2 праўдзяцца ўласцівасці, аналагічныя адпаведным уласцівасцям для НІ-1, а на збежнасць НІ–2 можна даследаваць як НІ–1, які атрымліваецца з яго пасля замены .

Прыклад 1. Даследуем на збежнасць .

► Калі ў гэтым інтэграле зрабіць вышэй згаданую замену

,

то мы прыходзім да інтэграла , які ёсць збежны толькі пры або . Такім чынам, разгляданы намі інтэграл ёсць збежны пры і разбежны пры . У прыватнасці, ёсць збежны толькі пры . ◄

Аналагічна, як і для НІ-1 можна даказаць наступныя тэарэмы.

Тэарэма 1 (прыкмета параўнання). Няхай . Калі ёсць збежны, то таксама збежны. Калі ж разбежны, то таксама разбежны .

Тэарэма 2 (лімітавая прыкмета параўнання). Калі функцыі і і мае месца то абодва інтэгралы і збягаюцца або разбягаюцца адначасова. У прыватнасці гэта мае месца, калі .

Вынік Калі , то збежны толькі пры .

Прыклад 1. Даследуем на збежнасць .

► Паколькі , то , а таму . Такім чынам, інтэграл разбежны, паколькі . ◄

def. НІ-2 называецца абсалютна збежным, калі збягаецца інтэграл . З абсалютнай збежнасці інтэграла вынікае яго збежнасць.

def. Калі НІ-2 ёсць збежны, а інтэграл – разбежны то НІ-2 называецца ўмоўна збежным.

Прыклад 3. Даследуем на збежнасць інтэграл .

► Паколькі , то пабудуем для падынтэгральнай функцыі эквівалентныя у пунктах і :

1). – інтэграл збежны;

2). – інтэграл разбежны.

Такім чынам, інтэграл ёсць разбежны. ◄

Прыклад 4. Даследуем на збежнасць інтэграл .

► Паколькі , то ў пункце інтэграл збежны, а паколькі , то і ў пункце інтэграл збежны. Такім чынам, інтэграл збежны. ◄

Прыклад 5. Даследуем на збежнасць інтэграл .

► Паколькі , то першы інтэграл існуе як вызначаны, а другі ёсць збежны паводле прыкметы Дырыхле. Такім чынам, інтэграл збежны.◄

Прыклад 6. Пры якіх значэннях інтэграл ёсць збежны?

► Заўсёды разбежны. ◄

130