
【计】 improper integral
反常积分(Improper Integral)是数学分析中的重要概念,指积分区间无限或被积函数在积分区间内无界的积分。以下是汉英对照的详细解释:
中文定义
反常积分是对普通定积分的推广,当积分区间为无穷区间(如 ([a, +infty))),或被积函数在有限区间内存在瑕点(如无界间断点)时,需通过极限方式定义积分值。
分类:
英文对应术语
反常积分需通过极限判断是否收敛:
无穷积分:
[ inta^{+infty} f(x)dx = lim{b to +infty} int_a^b f(x)dx. ]
若极限存在则收敛,否则发散。
瑕积分(瑕点为 (c in [a, b])):
[ inta^b f(x)dx = lim{t to c^-} inta^t f(x)dx + lim{s to c^+} int_s^b f(x)dx. ]
需左右极限均存在。
常用判别法:比较判别法(Comparison Test)、极限判别法(Limit Test)、柯西主值(Cauchy Principal Value)。
中文术语 | 英文术语 | 示例 |
---|---|---|
反常积分 | Improper Integral | (int_1^{+infty} frac{1}{x}dx) |
无穷积分 | Infinite Integral | (int_{-infty}^0 e^xdx) |
瑕积分 | Improper Integral of Unbounded Function | (int_0 frac{1}{x}dx) |
收敛/发散 | Convergence/Divergence | (int_1^{+infty} frac{1}{x}dx) 发散 |
柯西主值 | Cauchy Principal Value | PV (int_{-1} frac{1}{x}dx = 0) |
反常积分广泛用于概率论(如正态分布密度函数积分)、物理学(电磁场理论)及工程学(信号处理)。例如:
注:中文文献常将"Improper Integral"译为"反常积分"或"广义积分",后者更强调其推广性质。
反常积分(广义积分)是定积分的推广形式,用于处理以下两种情况:积分区间无限,或被积函数在积分区间内存在“瑕点”(无界点)。其核心思想是通过极限将不可直接计算的积分转化为极限问题,判断积分是否收敛。
第一类反常积分(无穷区间积分)
积分区间为无限区间,例如:
定义:通过极限转化为定积分。例如:
$$int{a}^{+infty} f(x)dx = lim{t to +infty} int_{a}^{t} f(x)dx.$$
若极限存在,则称积分收敛,否则发散。
第二类反常积分(无界函数积分)
被积函数在积分区间某点附近无界(瑕点),例如:
定义:若$f(x)$在$x=b$处无界,则:
$$int{a}^{b} f(x)dx = lim{t to b^-} int_{a}^{t} f(x)dx.$$
同样通过极限判断收敛性。
比较判别法
极限判别法
收敛的例子
发散的例子
如果需要具体计算步骤或更多例子,可参考微积分教材中的广义积分章节。
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