一、第一类反常积分定义#
设函数f(x)在区间[a,+∞)上连续,于是对于任意t>a,积分∫atf(x)dx存在,它是t的函数,称记号
∫a+∞f(x)dxdeft→+∞lim∫atf(x)dx为函数f(x)在无穷区间[a,+∞)上的反常积分(或第一类反常积分)
同样地,设函数f(x)在区间(−∞,b]上连续,于是对于任意t<b,积分∫tbf(x)dx存在,它是t的函数,称记号
∫−∞bf(x)dxdeft→−∞lim∫tbf(x)dx为函数f(x)在无穷区间(−∞,b]上的反常积分(或第一类反常积分)
若上面两式右边极限存在,则称反常积分收敛,否则称反常积分发散。
设f(x)在(−∞,+∞)上连续,记号
∫−∞+∞f(x)dxdef∫−∞af(x)dx+∫a+∞f(x)dx只有等式右边两个积分都收敛,才称反常积分收敛。也可知该反常积分的收敛与否和收敛时的值,与a的选取无关。
二、第二类反常积分#
设函数f(x)在区间(a,b]上连续,limx→a+f(x)=∞(称点a为瑕点)。于是,任给ε>0且ε<b−a,∫a+εbf(x)dx均存在,它是ε的函数,称记号
∫abf(x)dxdefε→0+lim∫a+εbf(x)dx为无界函数f(x)在[a,b]上的反常积分(第二类反常积分)
同样地,设函数f(x)在区间[a,b)上连续,limx→b−f(x)=∞(称点b为瑕点)。于是,任给ε>0且ε<b−a,∫ab−εf(x)dx均存在,它是ε的函数,称记号
∫abf(x)dxdefε→0+lim∫ab−εf(x)dx为无界函数f(x)在[a,b]上的反常积分(第二类反常积分)
设f(x)在 [a,c)∪(c,b]上连续,limx→cf(x)=∞称点x为瑕点),称记号
∫abf(x)dxdef∫acf(x)dx+∫cbf(x)dx只有等式右边两个积分都收敛,才称反常积分收敛。也可知该反常积分的收敛与否和收敛时的值。
二、常见反常积分#
1、第一p反常积分#
∫a+∞xpdx=⎩⎨⎧p−1a1−p,p>1+∞,p<12、第二p反常积分#
∫ab(b−x)pdx=⎩⎨⎧1−p(b−a)1−p,p<1+∞,p≥13、Γ函数#
Γ函数的定义式:
Γ(s)=∫0+∞xs−1e−xdx(s>0)Γ函数的性质:
Γ(s+1)=sΓ(s)s>0Γ(1)=1Γ(n+1)=n!Γ(s)Γ(1−s)=sinπsπΓ函数定义域的扩展:
Γ(s)=sΓ(s+1)−1<s<0Γ(s)=sΓ(s+1)=s(s+1)Γ(s+2)−2<s<−1