含参变量的积分课件
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第十五章含参变量的积分
教学目的与要求
1 掌握含参变量的常义积分的定义及分析性质;
2 能应用含参变量的常义积分的分析性质证明某些理论问题.
3 理解含参变量的反常积分的一致收敛的定义;
4 掌握含参变量的反常积分的一致收敛性的判别法及分析性质;
5 能利用参变量的反常积分的分析性质求函数的导数、积分等;
6 掌握Beta函数和Gamma函数的定义及其相互关系;
7 掌握Beta函数和Gamma函数的性质。
教学重点
1 应用含参变量的常义积分的分析性质证明某些理论问题;
2 求含参变量的常义积分的极限、导数、积分;
3 含参变量的反常积分的一致收敛的定义;
4 掌握含参变量的反常积分的一致收敛性的判别法及分析性质;
5 利用参变量的反常积分的分析性质求函数的导数、积分等
6 Beta函数和Gamma函数的性质。
教学难点
1 应用含参变量的常义积分的分析性质证明某些理论问题;
2 含参变量的反常积分的一致收敛的定义;
3 掌握含参变量的反常积分的一致收敛性的判别法及分析性质;
§1 含参变量的常义积分
教学目的
1 掌握含参变量的常义积分的定义及分析性质;
2 能应用含参变量的常义积分的分析性质证明某些理论问题.
教学过程
1 含参变量的常义积分的定义 (P373)
2 含参变量的常义积分的分析性质 连续性定理P374
Theorem 1 若函数),(y x f 在矩形域] , [ ] , [d c b a D ⨯=上连续 , 则函数
⎰=d
c
dy y x f x I ),()(在] , [b a 上连续 .
Theorem 2 若函数),(y x f 在矩形域] , [ ] , [d c b a D ⨯=上连续, 函数)(1x y 和
)(2x y 在] , [b a 上连续 , 则函数⎰
=)()
(21),()(x y x y dy y x f x G 在] , [b a 上连续.
例 1 求下列极限 (1)dx y x y ⎰
-→+1
1
2
20lim
(2) dx n
x
n
n ⎰
++∞→1
)1(11lim
积分次序交换定理P375 例2 见教材P375.
积分号下求导定理P375—376
Theorem 3 若函数),(y x f 及其偏导数x f 都在矩形域] , [ ] , [d c b a D ⨯=上连续, 则函数⎰
=
d
c
dy y x f x I ),()(在] , [b a 上可导 , 且
⎰⎰=d
c d c x dy y x f dy y x f dx
d ),(),(. ( 即积分和求导次序可换 ) .
Theorem 4设函数),(y x f 及其偏导数x f 都在矩形域] , [ ] , [d c b a D ⨯=上连续, 函
数)(1x y 和)(2x y 定义在] , [b a , 值域在] , [d c 上, 且可微 , 则含参积分
⎰
=)
()
(21),()(x y x y dy y x f x G 在] , [b a 上可微 , 且
()())()(,)()(,),()(112
2)()
(21x y x y x f x y x y x f dy y x f x G x y x y x '-'+='⎰
. 例2 求下列函数的导数 (1) ⎰>+=
1
2
2
)0()ln()(y dx y x
y F (2) ⎰-=2
2
)(x x
xy dx e
y F
例3 计算积分 dx x x I ⎰++=
1
021)
1ln(.
例 4 设函数)(x f 在点0=x 的某邻域内连续 . 验证当||x 充分小时 , 函数 ⎰---=
x n dt t f t x n x 01)()()!1(1
)(φ 的1-n 阶导数存在 , 且 )()()
(x f x n =φ.
(P376定理15.1.4) 例4 求⎰++=
y
b y a dx x yx
y F sin )(的导数
例5 研究函数 ⎰
+=1
0 2
2)
()(dx y x x yf y F 的连续性,其中)(x f 是]1,0[上连续且为正的函数。
解 令2
2)
(),(y
x x yf y x g +=
,则),(y x g 在],[]1,0[d c ⨯连续,其中],[0d c ∉。从而)(y F 在0≠y 连续。当0=y 时,0)0(=F
当0>y 时,记 0)(min ]
1,0[>=∈x f m x ,则
⎰
+=1
0 22)()(dx y x x yf y F ⎰+≥1 0 22dx y x y m y m 1
arctan = 若)(lim 0
y F y +→存在,则 ≥+→)(lim 0
y F y y m y 1arctan
lim 0
+→)0(02
F m =>=π
故)(y F 在0=y 不连续。
或用定积分中值定理,当0>y 时, ]1,0[∈∃ξ,使