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tujiengshuxue 的博客

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定积分的发散变换之分析  

2013-10-20 22:00:04|  分类: 数学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、收敛积分的发散变换是同解变换的例子:
(1)高斯积分公式:
普西函数ψ(z)=(0,1)[-1/lnt-tz-1/(1-t)]dt(ReZ>0)
(2)狄利克莱积分公式的发散变换
          ψ(z)=(0,∞)[e-x-(1+x)-z]x-1dx(ReZ>0)
                =(0,∞)e-xx-1dx-(0,∞)(1+x)-zx-1dx
在第一个发散积分中,令e-x=t; 在第二个发散积分中,令1/(1+x)=t。即得高斯积分公式。

二、收敛积分的发散变换不是同解变换的例子:
      A=(0,∞)[ta/(et+1)]dt  (0>a>-1,该积分收敛
        =(0,∞)[ta/(et-1)]dt-2(0,∞)[ta/(e2t-1)]d
在第一个发散积分中,令t=x; 在第二个发散积分中,令2t=x。即得
       A=(1-2-a)(0,∞)[xa/(ex-1)]dx(0>a>-1,该积分发散

三、分析:
(1)收敛积分的发散变换是同解变换的必要条件:收敛补项函数的积分=0
(2)ψ(z)=(0,∞)[e-x-(1+x)-z]x-1dx(ReZ>0)
               =(0,∞)(e-x-1/2)x-1dx-(0,∞)[(1+x)-z-(1+x)-1]x-1dx+(0,∞)[(1/2)x-1-(1+x)-1x-1]dx
收敛补项函数的积分=(0,∞)[(1/2)x-1-(1+x)-1x-1]dx
                                =(ε→+0)(ε,1/ε)[(1+x)-1-(1/2)x-1]dx=0
(3)从原则上讲,收敛积分不能进行发散变换
(4)A=(0,∞)[ta/(et+1)]dt  (0>a>-1,该积分收敛
           =(0,∞)ta[1/(et-1)-1/t]dt-2(0,∞)ta[1/(e2t-1)-1/(2t)]d
在第一个收敛积分中,令t=x; 在第二个收敛积分中,令2t=x。即得
       A=(1-2-a)(0,∞)xa[1/(ex-1)-1/x]dx

四、发散变换的分类:
(1)分项发散变换:拆分被积函数(一般情况非同解)
(2)分段发散变换:拆分积分区间(“倒元变换”是同解)
 
 
五、李氏定理:
       对于“一类不定型广义积分”,只有采用分段式的“倒元变换”,才不会在数学运算变换中出现矛盾(即数学危机)。(“倒元变换”是计算“不定型广义积分”的专用词汇)
 


 七种不定型:

(1)一类不定型:0/0、∞/∞、0×∞

(2)二类不定型:00、∞0、1(取对数,变为一类不定型)

(3)三类不定型:     ∞-∞   (取指数,变为一类不定型)

 

 

积分发散的分类:

(1)定发散:积分值为∞

(2)不定发散:积分值不固定(其中有一类“不定型广义积分”)

不定型广义积分的两个例子:

(1)A=(0,∞)[(2x)-1-(1+x)-1]dx

           =(0,1)[(2x)-1-(1+x)-1]dx+(1,∞)[(2x)-1-(1+x)-1]dx(倒元变换)

           =(0,1)[(2x)-1-(1+x)-1]dx-(0,1)[(2x)-1-(1+x)-1]dx

           =0

(2)γ=∫(0,∞)(1/2-e-x)x-1dx

          =∫(0,1)(1/2-e-x)x-1dx+∫(1,∞)(1/2-e-x)x-1dx(倒元变换)

          =∫(0,1)(1/2-e-x)x-1dx+∫(0,1)(1/2-e-1/x)x-1dx

          =∫(0,1)(1-e-x-e-1/x)x-1dx=欧拉常数

             
 不定型广义积分的分类:

(1)一类不定型广义积分: (0,∞)f(x)dx=(ε→+0)(ε,1/ε)f(x)dx

(2)二类不定型广义积分:(a,b)f(x)dx=(ε→+0)[(a,c-ε)f(x)dx+(c+ε,b)f(x)dx]

(3)三类不定型广义积分:(a,b)f(x)dx=(ε→+0)∫(a+ε,b-ε)f(x)dx


 

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