calculus

이상적분

이상적분은 적분 한계가 무한대이거나, 또는 피적분함수가 구간의 어딘가에서 유계가 아닌 적분이다. 정상적인 적분의 극한으로 평가한다.

이상적분은 다음 중 적어도 하나를 가진다.

  1. 무한 한계: af(x)dx\int_a^\infty f(x) \, dx 또는 f(x)dx\int_{-\infty}^\infty f(x) \, dx.
  2. [a,b][a, b] 의 어딘가에서 유계가 아닌 피적분함수(수직 점근선).

두 경우 모두 정상 적분의 극한으로 평가한다.

af(x)dx=limbabf(x)dx\int_a^\infty f(x) \, dx = \lim_{b \to \infty} \int_a^b f(x) \, dx

유한하면 수렴하고, 그렇지 않으면 발산한다.

유명한 예:

  • 11x2dx=1\int_1^\infty \frac{1}{x^2} dx = 1
  • 11xdx=\int_1^\infty \frac{1}{x} dx = \infty ✗(더 느린 감소는 발산한다)
  • ex2dx=π\int_{-\infty}^\infty e^{-x^2} dx = \sqrt{\pi} — 가우스 적분.

수렴 판정법(비교 판정법, p 판정법)으로 애초에 적분할 가치가 있는지를 판단한다. 이상적분은 확률론(확률밀도함수의 정규화), 푸리에 변환, 물리학에 나타난다.