calculus

瑕積分

瑕積分指積分上下限為無窮,或被積函數在區間某處無界的積分。以正常積分的極限來計算其值。

瑕積分至少具備下列其一:

  1. 無窮限:∫a∞f(x) dx\int_a^\infty f(x) \, dx 或 ∫−∞∞f(x) dx\int_{-\infty}^\infty f(x) \, dx。
  2. 在 [a,b][a, b] 某處被積函數無界(垂直漸近線)。

兩者皆以正常積分的極限來計算:

∫a∞f(x) dx=lim⁡b→∞∫abf(x) dx\int_a^\infty f(x) \, dx = \lim_{b \to \infty} \int_a^b f(x) \, dx

若極限有限則收斂;否則發散。

著名例子:

  • ∫1∞1x2dx=1\int_1^\infty \frac{1}{x^2} dx = 1 ✓
  • ∫1∞1xdx=∞\int_1^\infty \frac{1}{x} dx = \infty ✗(衰減較慢者發散)
  • ∫−∞∞e−x2dx=π\int_{-\infty}^\infty e^{-x^2} dx = \sqrt{\pi} —— 高斯積分。

收斂判別法(比較判別法、p 判別法)用來判斷是否值得進行積分。瑕積分出現於機率論(機率密度函數的正規化)、傅立葉轉換與物理學中。

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