广义积分敛散性分析
结构一:绝对收敛性
结构:如有
且有 (保号
则有 与 同收敛,同发散。
证明:,可证明同发散。
,可证明同收敛。
说明:这一结构实质上是说明,我们可以通过分析函数的主部来分析它的广义积分的敛散性,实际上是一种抓住主要矛盾、忽略次要矛盾的思想。当 有限时,函数主部则可以通过 Taylor 公式获取。
结构二:自身收敛性(条件收敛性)
判别法
Dirichlet 判别法
设有 ,若满足:
① 单调下降,且 ;
② 存在且有界。
则广义积分 收敛。
Abel 判别法
设有 ,若满足:
① 单调有界;
②广义积分 收敛
则有广义积分 收敛。
典型事例
例 1
分析
(1)绝对收敛性
因此当 时绝对收敛。
(2)自身收敛性
因为
所以 有界。
所以大概率应当采用 Dirichlet 判别法。
故下面分析 的单调性及极限。
故当 时,有当 时, 单调下降。
故由 Dirichlet 判别法可知,原积分条件收敛。
(3)绝对发散性
故有当 时,绝对发散。
(4)发散性
当 时,易证其发散。
例 2
设 ,讨论反常积分
的敛散性。
分析
(1)
当 时, 是小量,且保号,可分离出主部。
由 在 时广义积分收敛,知 绝对收敛。
当 时, 是大量,令 ,有
现有 ,故 绝对收敛
(2)
当 时, 在无穷大处是小量,且保号,可分理出主部,操作过程如(1)所示,绝对收敛。
当 时,发散。
当 时,令 ,有
当 时,,发散。
当 时,条件收敛。
综上,
当 时,绝对收敛;
当 时,发散;
当 时,条件收敛。
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