首頁 考研數學一本通(高等數學分冊)

.2定積分與反常積分

考試內容精講

一、定積分的概念與性質

1. 定義:設函數f(x)在區間[a,b]上有界,定積分∫baf(x)dx=limλ→0∑ni=1f(ξi)Δxi.

2. 可積的條件

1) 必要條件:f(x)在區間[a,b]上有界

2) 充分條件:f(x)在區間[a,b]連續或僅有有限個第一類間斷點;

【評注】幾個關係

(1) ★★★

(2) 一個函數有無原函數(不定積分),

看五類間斷點若連續,必有原函數;

若有第一類間斷點,一定無原函數;

若有第二類間斷點,可能有原函數.

一個函數有無定積分,看

上表中左邊兩個框.若連續,定積分存在;

若有界,且有有限個第一類間斷點,存在.

(3) f(x)在I上連續→F(x)=∫xaf(t)dt在I上可導;

f(x)在I上可積→F(x)=∫xaf(t)dt在I上連續.(z字形法則)

舉例:1) f(x)=2,1<x≤2

1,0≤x≤1

當0≤x≤1時,∫x0f(t)dt=x

當1<x≤2時,∫x0f(t)dt=∫10f(t)dt+∫x1f(t)dt=1+2(x-1)=2x-1

此例說明:f(x)不連續,但可積,原函數不存在

2) F(x)=x2sin1x,x≠0

0,x=0,則F′(x)=f(x)=2xsin1x-cos1x,x≠0

0,x=0.

此例說明:f(x)不連續,但有原函數,在[0,1]上不可積(因為f(x)在(0,1)上無界)

二、幾個特殊函數的積分

1. 有關奇偶函數定積分性質

設a>0.若f(x)在[-a,a]上連續,則有

∫a-af(x)dx=∫a0[f(x)+f(-x)]dx=0,f(x)為奇函數,

2∫a0f(x)dx,f(x)為偶函數,

【評注】若被積函數為非奇非偶函數,則可以利用定積分的可加性,以x=0為分界點,分成兩個定積分,再對其中一個積分作負代換x=-t,通常即可達到化簡的目的.

2. 周期函數的積分性質

若f(x)在(-∞,+∞)上連續且以T為周期,則有

1) ∫a+Taf(x)dx=∫T0f(x)dx2) ∫a+nTaf(x)dx=n∫T0f(x)dx