反常积分
无穷区间或无界函数的积分通过取极限定义,比较判别法等审敛法判断收敛性。
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01定义
反常积分把积分推广到无穷区间与无界函数:先截断再取极限。比较判别法、极限形式与阿贝尔-狄利克雷判别法构成审敛体系;条件收敛揭示「积分顺序有讲究」。
02核心要点
01
两种反常
无穷限型 与瑕积分(被积函数无界)都定义为截断极限;两者可复合出现,需逐点检查。
02
比较判据
与 (无穷限)或 (瑕点)比较: 收敛;极限形式 则同敛散——最常用的判据。
03
绝对与条件
条件收敛(狄利克雷判别法);条件收敛的反常积分重排可能变值——收敛的精细分层。
03关键公式
04历史沿革
费马 1660 年代已计算 型反常积分;欧拉大量使用发散级数与反常积分;19 世纪严格化后审敛法体系由柯西、阿贝尔、狄利克雷完善。
05应用与延伸
概率密度归一化(高斯积分)、物理中的无穷域能量计算、伽马函数与贝塔函数——特殊函数的定义全靠反常积分。
06交互演示
反常积分 ∫₁^∞ x^(−p) dx 的敛散性p > 1 收敛,p ≤ 1 发散:面积有限还是无限?