廣義積分不能不知的兩點

2021-01-10 別跡無涯

說起廣義積分,也就是反常積分,相信不少人都直撓頭,廣義積分相對抽象,因為廣義積分要麼涉及無窮,要麼涉及無界,而無窮和無界本身就帶有抽象和神秘的色彩。

1.廣義積分到底是何物?

還記得定積分的相關定義嗎?定積分的兩個重要前提要求是閉區間和函數有界,而廣義積分正是在閉區間和函數有界的基礎上,放寬約束條件從而延申出來的概念,所以可以認為廣義積分是特殊的定積分,但是一定要切記,廣義積分不是定積分。

如果放寬閉區間約束,即一個定積分的上限或者下限趨於無窮大,則稱此積分為無窮區間上的廣義積分。

如果放寬函數有界的約束,即被積函數無界,則稱此積分為無界函數的廣義積分,亦可稱為瑕積分。

2.廣義積分有幾何意義嗎?

廣義積分是從定積分基礎上拓展出來,其幾何意義與定積分幾何意義一樣,都是描述一塊區域的面積,但是與定積分不同的是:廣義積分描述的區域不是閉合區域,而是一個開放的、至少有一邊是無界的區域。

不知道大家有沒有想過為什麼廣義積分至少有一邊是無界的區域,有些廣義積分卻是收斂的,也就是說為什麼這塊非閉合的區域面積不是無窮大呢?小編舉個例子解釋下,現在有個矩形,一條邊長4m,一條邊長1米,現在4m長的邊逐漸增大到無窮大,而1m長的邊同時逐漸縮小到0,那麼這個矩形面積到底是多少呢?答案取決與長邊和短邊的增幅和減幅的速度,也就是說矩形面積是取決於兩個邊的情況。

還記得芝諾悖論嗎?芝諾悖論說得是,一個人從A點走到B點,需經過AB的中點,在到達AB中點C,又要經過AC中點D……結果是這個人一直在原地,無法向前前進一點。這個悖論其實是將點的無窮與時間無窮等價看待,明顯不對。這同廣義積分斂散性一樣,大家不能把邊的無窮與面積的無窮等價看待。

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