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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 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:

单调下降,且

存在且有界。

则广义积分 收敛。

Abel 判别法

设有 ,若满足:

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 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。

,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

故有绝对发散

(4)发散性

,易证其发散

例 2

,讨论反常积分

的敛散性。

分析

(1)

时, 是小量,且保号,可分离出主部。

​ 由 时广义积分收敛,知 绝对收敛。

时, 是大量,令 ,有

​ 现有 ,故 绝对收敛

(2)

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。

时,发散。

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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