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高等数学研究点滴
1.5.8.1 2.8.1 审敛法的等价定理及其证明
2.8.1 审敛法的等价定理及其证明

在积分学中,黎曼(Riemann)积分要求至少满足两个条件:一是积分区间[a,b]是有限的;二是被积函数f(x)在[a,b]上是有界函数;但在许多理论和实际中往往又不满足这些条件,因此,就需要研究无穷区间上或者无界函数的积分问题,这就是反常积分.所以,对反常积分敛散性进行探讨,非常必要.为了使反常积分敛散性判断更加灵活方便,因此,给出如下两个极限审敛法的等价定理.

定理2.8.1 (参考文献[3]的极限审敛法1的等价定理)设f(x)在[a,+∞)上连续,且f(x)≥0.

(1)如果存在常数p>1,使即有界,则收敛;

(2)如果的同阶或低阶无穷小,则发散.

证 (1)因即有界,故一定存在常数N>0,使收敛,由比较准则知收敛.

(2)如果f(x)是的同阶或低阶无穷小,则一定存在常数N>0,使发散,故由比较准则知也发散.

定理2.8.2(参考文献[3]的极限审敛法2的等价定理)设f(x)在[a,c)∪(c,b]上连续,且f(x)≥0,x=c是奇点.

(1)如果存在常数p<1,使即有界,则收敛;

(2)如果的同阶或高阶无穷大,则发散.

证 (1)因即有界,则一定存在常数N>0,使(或(p<1))收敛,故由比较准则知收敛.

(2)若f(x)是的同阶或高阶无穷大,则一定存在常数N>0,使发散,故由比较准则知发散.