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浅议变限定积分

  • 作者: 速读·中旬
  • 来源: 归一文学
  • 发表于2023-11-09
  • 热度14697
  • 郭胜红

      摘 要:给出了原函数存在定理的两个简单推论,并讨论了含有变限定积分的函数性状及其应用。

      关键词:原函数存在定理;变限积分;极限

      微积分学这门学科在数学发展中的地位是十分重要的,变限积分就是一种特殊的定积分,也是经常考察的一个知识点。它具有很多特殊的性质,比如它的导数很特殊。特殊性决定了它的重要性,现就它的几个性质加以说明并举例阐述其应用。此外,为了解决在定积分形式下证明连续函数必定存在原函数这一问题,必须引入变限积分这一内容。

      1知识点

      设函数在上可积,变限定积分定义了上的一个新函数。

      定理1(原函数存在定理)如果函数在上连续,则变上限积分在内可导,且其导数为.即是被积函数的一个原函数。

      推论1:若函数在区间上连续,为内任一定点,则变动上限积分函数在上处处可导,且,。

      此推论是变限积分的最重要的性质,掌握此定理需要注意两点:第一,下限为常数,上限为参变量(不是含的其他表达式);第二,被积函数中只含积分变量,不含参变量。

      推论2:若是函数在区间上的连续点时,还在点可导,且。而对函数,当连续,和可微时,可导且有。

      讨论含有变限定积分的函数性状时,往往利用这些重要的结论。

      2应用

      2.1求极限

      解:令

      ,。

      定义,在(或)上连续,利用洛必达法则可得:

      2.2设函数连续,,存在,求极限

      解:令,作代换,有:

      ,由于连续,可导,

      由于,,以及时,利用洛必达法则可得:

      2.3设函数在上连续且递增,则函数在内递增

      证:容易看出在上连续,存在,使得,,所以:

      ,

      即函数在内递增。

      2.4设为上周期是1的连续函数,且,函数在上有连续导数,又设,试证明收敛。

      证明:令,则可导。

      因为在在上连续,所以,使得,都有

      ,,而收敛,故由级数收敛的比较判别法知级数收敛。

      尽管2.4从题目看来与变限积分函数求导无关,但是引入变限积分会有柳暗花明又一村的感觉。

      有关变限积分函数的应用是比较多的,本文只给出了变限积分函数的一些性质和应用的简单探讨,以上讨论只是一個开始,如果进一步对其进行讨论,会得到一些更好的结论,也期望可以从其他的角度来研究变限积分函数,使得变限积分函数像初等函数一样充分的被讨论,并给予足够的重视。

      参考文献:

      [1]华东师大数学系编.数学分析(下册).高等教育出版社,1991.

      [2]钱吉林.数学分析题解精粹.崇文书局,2003.

      [3]江瑞侠、祝明慧、贾兴斌.浅谈“变限积分”[J].沧州师范专科学校学报,2006(2):51-53.

      [4]卢亚丽、李艳华、李战国、孙书安、李晔.变限积分函数求导方法研究[J].河南教育学院学报(自然科学版),2004(1):4-6.

      本文标题:浅议变限定积分

      本文链接:https://www.99guiyi.com/content/951004.html

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