无界点就是定义的点。根据查询相关公开信息显示,无界点表示的数学意义是指如果函数f(x)在点a的任一邻域内都无界,那么点a称为函数f(x)的瑕点(也称无界间断点),无界函数的反常积分又称为瑕积分,也就是广义积分积分限中使积分函数不存在的点。
先给出瑕点或奇点的概念,若 函数(或 )时, ,则点 (或点 )称为无界函数 的瑕点或奇点 的无穷间断点就是 的瑕点
定义63设函数 在 上连续,左端点 为 的瑕点,如果 存在,就称此极限值为无界函数 在 上的广义积分记作
( 627 )
这时我们说广义积分 存在或收敛如果 不存在,就说广义积分 不存在、不收敛或发散
注: 表明 从大于0的方向趋于0,已经隐含了
类似地,设函数 在 上连续,右端点 为 的瑕点,如果 存在,就称此极限值为无界函数 在 上的广义积分记作
( 628 )
这时我们说广义积分 存在或收敛如果
不存在,就说广义积分 不存在、不收敛或发散
还有,设函数 在 上连续,左端点 、右端点 均为 的瑕点,如果
及 均存在,其中 为 内的一个确定点,且 与 两者之间是独立变化的,就称 存在或收敛,记作
如果及中至少有一个不存在,则称 不存在、不收敛或发散
对于区间端点 、 均为 的瑕点的广义积分 有存在 和 均存在 和 都存在
其中 为 内的一个确定点,且 与
两者之间是独立变化的,
另外,设函数 在 上除一个内部点 外连续
,且内部点 为 的瑕点,如果 和 均存在,也即 和 都存在,其中 与 两者之间是独立变化的,就称 存在或收敛,记作
( 629 )
如果及 中至少有一个不存在,则称 不存在、不收敛或发散
对于内部点 为 的瑕点的广义积分 有
存在和 均存在和 都存在
广义积分收敛时,具有常义积分的那些性质与积分方法,如换元法、分部积分法以及广义牛顿—莱布尼兹公式等,但有时代数和运算要注意,不要随便拆开,参见例5与例6在用广义的牛顿—莱布尼兹公式时,无界点处原函数应取极限
为方便起见,引入记号
左端点为瑕点时,记 ,这时广义的牛顿—莱布尼兹公式为
右端点 为瑕点时, 记 ,这时广义的牛顿—莱布尼兹公式为
左端点 、右端点 均为瑕点时,广义的牛顿—莱布尼兹公式为
( 为 内的一个确定点)
( )
( 这里 的值有时不必马上算出,可对抵掉 )
仅内部点 为瑕点时,广义的牛顿—莱布尼兹公式为
注意:由于有限区间上的无界函数的广义积分常常会与常义积分混淆,因此求积分时,首先应判断积分区间上有无瑕点有瑕点的,是广义积分;无瑕点的,是常义积分若是广义积分,还要保证积分区间仅有一端是瑕点,中间没有瑕点若不然,要将积分区间分段,使每一段区间仅有一端是瑕点,中间没有瑕点
反常积分又叫做广义积分。广义积分(反常积分)、瑕积分、常义积分之间由3点不同:
三者的定义不同:广义积分(反常积分)的定义:反常积分又叫广义积分,是对普通定积分的推广,指含有无穷上限/下限,或者被积函数含有瑕点的积分,前者称为无穷限广义积分,后者称为瑕积分(又称无界函数的反常积分)。
瑕积分的定义:瑕积分是高等数学中微积分的一种,是被积函数带有瑕点的广义积分。
常义积分(指的是定积分)的定义:定积分是积分的一种,是函数f(x)在区间[a,b]上积分和的极限。
三者的特点不同:广义积分(反常积分)的特点:积分区间无穷。瑕积分的特点:函数在一点的值无穷,但面积可求。
常义积分(指的是定积分)的特点:若定积分存在,则它是一个具体的数值(曲边梯形的面积),而不定积分是一个函数表达式,它们仅仅在数学上有一个计算关系(牛顿-莱布尼茨公式),其它一点关系都没有。
三者的性质不同:
广义积分(反常积分)的性质:对于上下限均为无穷,或被积分函数存在多个瑕点,或上述两类的混合,称为混合反常积分。对混合型反常积分,必须拆分多个积分区间,使原积分为无穷区间和无界函数两类单独的反常积分之和。
瑕积分的性质:瑕积分又称为无界函数的反常积分。常义积分(指的是定积分)的性质:一个函数,可以存在不定积分,而不存在定积分;也可以存在定积分,而不存在不定积分。
一个连续函数,一定存在定积分和不定积分。若只有有限个间断点,则定积分存在;若有跳跃间断点,则原函数一定不存在,即不定积分一定不存在。
瑕点主要看在定义域内,当X趋于某个值时,被积函数区域无穷大,则这个值就是瑕点。
找出f(x)定义域中的孤立没定义点,及定义域开区间的端点包括±∞。计算以上点及区间端点的单侧极限值,如果在x→那个单侧极限时,f(x)→∞或f(x)无界,则该点就是瑕点(所以瑕点都是单侧点,因此一个无定义的点,可能是两个瑕点,左瑕点和右瑕点)。
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显然不一定
没有定义可以补充定义,不改变积分的行为,但是补充定义之后不代表这个瑕点就去掉了。
比如说,闭区间[0,1]上的函数
f(x) = csc(x), 0<x<1
f(x) = 0, x=0
虽然x=0处有定义,但是f(x)在[0,1]上的积分仍然是瑕积分,因为f(x)是无界函数。
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