第19章 含参量积分
第十九章 含参量积分
§1 含参量正常积分
一、判断题
1． 由极值的定义知函数224y x z +=在点)0,0(M 处取得极小值； （ ） 2． 函数y x z 2=在点)0,0(处取得极小值零； （ ） 3． 二元函数的驻点必为极值点； （ ） 4． 二元函数的最大值不一定是该函数的极大值。
（ ）
二、填空题 1． 设0
ln(1)
()(0)y
xy F y dx y x
+=
>?
，则'()F y = . 2． 设函数y xy ax x y x f 22),(22+++=在点)1,1(-取得极值，则常数_____;=a 3． 函数1),(22+-+++=y x y xy x y x f 在________点取得极__ __值为________。
4． 设 F （x ）=?
2
2
_x x
xy dy e
，F /（X ）=
5． 122
0lim 1a
a
a dx
x a +→++?
=
6． cos sin ()x
x F x e =
?
，则'()F x =
7． sin()
()b x
a x
xy F x dy y
++=?，则'()F x = 8． 2
20
(,)x
x t
f t s ds dt ????????，则'
()F x = 9． 2220
ln(sin ) (1)a x dx a π->?
=
10．
20
arctan(tan )
(||1)tan a x dx a x
π
=
三、证明题
1． 证明：22
22
1
1
11222222
0000()()x y x y dx dy dy dx x y x y --≠++????.
§2 含参量反常积分
一、判断题
二、填空题 1．
dx e x ?
+∞
-0
2
=___________.
2． 21
()()n n dx
I a x a +∞
+=
+?
（n 为正整数，0a >）=
3．
sin ax bx
e e mxdx x
--+∞
-?
（0,0a b >>）= 4．
2
0sin x xe
bxdx α+∞
-?
(0α>)=
5．
2
2
ax bx
e e dx x --+∞
-?（0,0a b >>）= 6．
42
sin x
dx x +∞
?
= 7．
2
sin cos y yx
dy y
π
+∞
?
= 8．
2
20
x x e dx α+∞
-?
(0)a >=
9．
(0)a >=
10． 22()
a x x e dx -+
+∞
-∞
?
(0)a >=
11．
=
12．
22
ln(1)
1x dx x +∞
++?
=
三、证明题
1．
1
ln()xy dy ?在1[,]b b
(1)b >上一致收敛； 2． 10y dx
x
?在(,]b -∞ (1)b <上一致收敛.
§3 欧拉积分
一、判断题
二、填空题 1．
)25
(-Γ= 。
2．
10
?
=
3．
?
=
4．
?
=
5．
a
x ?
(0)a >=
6． 6420
sin cos x xdx π?
=
7． 4
1dx
x +∞
+?
= 8． 2
20
n x x e dx +∞
-?
（n 为正整数）=
9．
π
?=
10．
220
sin n xdx π
?
（n 为正整数）=
11． 1
1
1ln n m x dx x -??
?
??
? (n 为正整数) =
第十九章 含参量正常积分.
第十九章 含参量正常积分 §19.1 含参量正常积分 教学要求： (1) 了解含参量正常积分的连续性，可微性和可积性定理的证明 (2) 熟练掌握含参量正常积分的导数的计算公式． (3) 掌握含参量正常积分的连续性，可微性和可积性定理的应用 教学重点:含参量正常积分定义及其性质；掌握含参量正常积分的连续性，可微性和可积性定理的应用 教学难点：含参量正常积分的连续性，可微性和可积性； 一、含参量正常积分的概念 定义定义 设二元函数),(y x f 在矩形区域],[],[d c b a R ?=上有定义，且对],[b a 内每一点 x ，函数),(y x f 关于y 在闭区间],[d c 上可积，则定义了x 的 函数 ?=d c dy y x f x I ),()(，],[b a x ∈ （1） 设二元函数),(y x f 在区域 }),()(|),{(b x a x d y x c y x G ≤≤≤≤=上有定义， 函数)(x c ，)(x d 为],[b a 上的连续函数，且对],[b a 内每一点x ，函数),(y x f 关于y 在闭区间)](),([x d x c 上可积，则定义了x 的函数 ? =) () (),()(x d x c dy y x f x F ，],[b a x ∈ （2） 称()(,)d c I x f x y dy =?和() () ()(,)d x c x F x f x y dy =?为含参量x 的正常积分，x 称为参变量。 类似可定义含参量y 的正常积分． 含参量积分在形式上是积分， 但积分值随参量的取值不同而变化， 因此实质上是一个函数。即含参量正常积分是以积分形式表达的函数，含参积分提供了表达函数的又一手段 . 二、含参量正常积分的连续性、可微性与可积性
含参量积分汇总
第十九章含参量积分 一.填空题 1.若在矩形区域上_________,则 2.含参量反常积分 在____________上一致收敛. 3.设在上连续,若含参量反常积分 在上___________,则在上连续. 4. 5.在中如令, 则 6. 对于任何正实数函数与B函数之间的关系为 7. 在上不一致收敛是指______________. 8. 9. 设, 则 10. 利用函数定义, 二.证明题 1. 证明在上一致收敛. 2. 证明在上一致收敛. 3.证明若函数在连续, 则, 有
4.证明在上非一致收敛. 5.证明 6.证明在上一致收敛. 7. 证明在上不一致收敛. 8. 证明 9. 证明 10. 证明在R上连续. 计算题1. 求 2. 求 3.设. 求 4. 求 5.用函数与B函数求积分 6.用函数与B函数求积分 7.求积分 8.从等式出发, 计算积分 9.设. 求
10.求 填空题答案 1. 连续. 2. R 3. 一致收敛. 4. 5.. 6. . 7. , 有 8. 1 9. . 10. . 证明题答案: 1. 证明: , 有 , 而收敛, 则 在上一致收敛. 2. 证: , 有, 而, 则 在上一致收敛. 3证: 已知在连续, 使. 设, 有 于是,
4.证: , 有 . 即在上非一致收敛. 5.证: 设有 . 6.证: 由于反常积分收敛,函数对每个单调, 且对任何, 都有. 故由阿贝耳判别法可知 在上一致收敛. 7. 证: 因在处不连续, 而在 内连续, 由连续性定理知, 在上不一致收敛. 8. 证: 令, 则. 9. 证: 令则, . 10. 证：
含参量反常积分一致收敛性的判别法资料
含参量反常积分一致收敛的判别法 王 明 星 （德州学院数学科学学院,山东德州 253023） 摘 要： 含参量反常积分是研究和表达函数特别是非初等函数的有力工具.本文通过对含参量反常积分一致收敛性的分析和研究,总结出了判别含参量反常积分一致收敛的几种简单而有效的方法和定理（柯西准则,M 判别法,确界法,狄利克雷判别法等）,从而方便了含参量反常积分一致收敛性的学习和掌握. 关键词： 含参量反常积分; 一致收敛; 判别法 含参量反常积分包括含参量无穷限反常积分和含参量无界函数反常积分,两种反常积分一致收敛性的判别法是相似的,所以我们下面仅仅讨论含参量无穷限反常积分一致收敛性的判别法. 1 含参量无穷限反常积分一致收敛的概念 1.1 含参量无穷限反常积分 设函数(,)f x y 定义在无界区域(){},,R x y a x b c y =|≤≤≤<+∞上,若对每一个固定的[],x a b ∈,反常积分 (,)c f x y dy +∞ ? 都收敛,则它的值是x 在[],a b 上取值的函数,当记这个函数为()I x 时,则有 ()(,)c I x f x y dy +∞=?,[],x a b ∈ 称(,)c f x y dy +∞? 为定义在[],a b 上的含参量无穷限反常积分. 1.2 含参量无穷限反常积分收敛 若含参量无穷限反常积分(,)c f x y dy +∞? 与函数()I x 对每一个固定的 [],x a b ∈,任给的正数ε,总存在某一实数N c >,使得M N >时,都有 (,)()M c f x y dy I x ε-
数学分析之含参量积分
第十九章含参量积分 教学目的：1.掌握含参量正常积分的概念、性质及其计算方法；2.掌握两种含参量反常积分的概念、性质及其计算方法；3.掌握欧拉积分的形式及有关计算。教学重点难点：本章的重点是含参量积分的性质及含参量反常积分的一致收敛性的判定；难点是一致收敛性的判定。 教学时数：12学时 §1含参量正常积分 一. 含参积分:以实例和引入. 定义含参积分和. 含参积分提供了表达函数的又一手段 .我们称由含参积分表达的函数为含参积分. 1. 含参积分的连续性: Th19.5 若函数在矩形域上连续, 则函数 在上连续 . ( 证) P172 Th19.8 若函数在矩形域上连续, 函数和 在上连续, 则函数在上连续. ( 证) P173
2. 含参积分的可微性及其应用: Th 19.10 若函数及其偏导数都在矩形域上连续, 则函数在上可导, 且 . ( 即积分和求导次序可换) . ( 证) P174 Th 19.11 设函数及其偏导数都在矩形域上连续,函数和定义在, 值域在上, 且可微, 则含参积分 在上可微, 且 . ( 证)P174 例1 计算积分. P176. 例2设函数在点的某邻域内连续 . 验证当充分小时, 函数 的阶导数存在, 且. P177. §2 含参反常积分 一. 含参无穷积分:
1.含参无穷积分:函数定义在上( 可以是 无穷区间) . 以为例介绍含参无穷积分表示的函 数. 2. 含参无穷积分的一致收敛性: 逐点收敛( 或称点态收敛) 的定义: , , 使 . 引出一致收敛问题 . 定义(一致收敛性) 设函数定义在上 . 若对 , 使对成立, 则称含参无穷积分在( 关于)一致收敛. Th 19.5 ( Cauchy收敛准则) 积分在上一致收敛, 对成立 . 例1 证明含参量非正常积分在上一致收敛, 其中. 但在区间内非一致收敛 . P180 3. 含参无穷积分与函数项级数的关系:
含参量积分与欧拉积分
含参量反常积分与欧拉积分 姓名：于赛楠(114942059) 司秀秀(114942004) 胡月月(114942011) 郑素丹(114942026) 田玉方(114942054) 冯娜娜(114942028) 任亚南(114942034) 班级： 11级数学与应用数学一班 成绩： 日期： 2012.11.4
i含参量反常积分与欧拉积分 1.含参量反常积分 1.1含参量积分的定义 定义1设函数定义在无界区域R=｜上，其中为一区间，若对每一个固定的反常积分 (1) 都收敛，则它的值是x在上取值的函数，当记这个函数为 称(1)式为定义在上的含参量的无穷限反常积分，或简称含参量反常积分. 定义2 设在区域R=上有定义，若对的某些值,为函数的暇点，则称为含参量的无界函数反常积分，或简称为 含参量反常积分. 1.2含参量反常积分一致收敛的定义及判定 1.2.1一致收敛的定义 定义3 设含参量反常积分与函数（）对任给的正数，总存在某一实数N，使得当时，对一切，都有｜｜，即｜｜，则称含参量反常积分在一致收敛于，或简单的 说含参量积分在上的一致收敛. 定义4 对任给正数，总存在某正数d-c,使得当0时，对一切 ,都有｜｜则称含参量反常积分在上一 致收敛. 1.2.2一致收敛的柯西准则 定理1 含参量反常积分在I上一致收敛的充要条件是：对于任给的正数，总存在某一实数M c，使得当M 时，对一切x I，都有 ｜｜< . 证明必要性 若在上一致收敛，则任意存在存在 及有,因此，任意N,
充分性若任意，存在任意 ｜｜ 则令，得,这就证明了在上 一致收敛. 例 1 假设在[,=内成立不等式 , 若, 在上一致收敛, 证明在上一 致收敛且绝对收敛. 证明因为在上一致收敛,根据一致收敛的柯准则可 知对总存在某一实数使得当对一切有， ｜｜= 而｜｜｜｜, 在上收敛，即在上绝对收敛 在上一致收敛. 综上在上一致收敛，且绝对收敛. 1.2.3一致收敛的充要条件 定理1含参量反常积分在上一致收敛的充要条件是：对任意趋于的 递增数列{}(其中=c),函数项级数 在上一致收敛. 例2 设为上连续非负函数在
19数学分析课件含参量积分.doc
第十九章含参量积分 目的与要求：1.掌握含参量正常积分的连续性，可微性和可积性定理，掌握含参量正常积分的求导法则；2.掌握含参量反常积分的一致收敛性概念，含参量反常积分的性质，含参量反常积分的魏尔斯特拉斯判别法，了解狄里克雷判别法和阿贝尔判别法.3. 了解r函数与B函数的定义与有关性质 重点与难点：本章重点是含参量正常积分的连续性，可微性和可积性，含参量反常积分的一致收敛性概念，性质；难点则是狄里克雷判别法和阿贝尔判别法以及含参量反常积分的连续性，可微性与可积性定理的证明 第一节含参量正常积分 ?含参量正常积分的概念 1定义 设二元函数/(x,y)在矩形区域R = [m]x[c,d]上有定义，且对[。,用内每一点们函数f (x, y)关于)，在闭区间]上可积，则定义了尤的函数 /⑴=y)d y, xe[a,h] (i) c 设二元函数/(、,)，)在区域 G = {(%, y)\ c(x) < y < d(x\ a 间[c(x),J(x)]±可积，则定义了尤的函数 d(；) F(x)= \f(x.y)dy , A* e [a.b] (2) c由 称(1)和(2)为含参量]的正常积分.类似可定义含参量)，的正常积分. 二含参量正常积分的连续性、可微性与可积性 1连续性 定理19. 1(连续性)若二元函数/(x,y)在矩形区域R = [a,h]x\c^d]±连续，则函数d Z(x)= 在[。㈤上连续. C 证设x 6 [a.h],对充分小的Ar, ^*x4-ZLr e [a,h](若工为区间端点则考虑Ar〉0或 k<0),于是 d Z(x + Ax)- /(x)= j[/(x + Ax,y)-/(x,y)]Jy (3) c 由于f^y)在有界闭区域R上连续，从而一致连续，即对任给的正数总存在某个正数 S ,对/?内任意两点(X], )与(尤2，光)，只要 X,-X2\<3,_光|<$ 就有F3，)"-/(尤2,光』<￡⑷所以由(3) (4)可得：当|4xj < 8 , 第十九章 含参量积分 一. 填空题 1. 若(,)f x y 在矩形区域[,][,]R a b c d =?上_________,则 (,)(,)b d d b a c c a dx f x y dy dy f x y dx =? ??? 2. 含参量反常积分 2 cos 1xy dx x +∞+? 在____________上一致收敛. 3. 设(,)f x y 在[,][,)a b c ?+∞上连续,若含参量反常积分 ()(,)c I x f x y dy +∞= ? 在[,]a b 上___________,则()I x 在[,]a b 上连续. 4. (1)_______.n Γ+= 5. 在1110 (,)(1),0,0p q B p q x x dx p q --= ->>? 中如令 2cos x ?=, 则 (,)_______B p q = 6. 对于任何正实数,,p q Γ函数与B 函数之间的关系为(,)________.B p q = 7. (,)c f x y dy +∞ ? 在[,]a b 上不一致收敛是指______________. 8. 1 0lim _________.y -→=? 9. 设 2(), (1,1)(1sin )dx F y y y x π π-=∈-+?, 则 ()__________.F y '= 10. 利用Γ函数定义,4 ________.x e dx +∞ --∞ =? 二.证明题 1. 证明 22 222 1 () y x dx x y +∞ -+? 在(,)-∞+∞上一致收敛. 2. 证明 2 x y e dy +∞ -? 在[,](0)a b a >上一致收敛. 3. 证明若函数()f x 在[,]a A 连续, 则[,)x a A ?∈, 有 01lim [()()]()()x a h f t h f t dt f x f a h →+-=-? 第十九章 含参量积分 总练习题 1、在区间1≤x ≤3内用线性函数a+bx 近似代替f(x)=x 2，试求a,b 使得积分?-+3 122)(dx x bx a 取最小值. 解：设f(a,b)=?-+3 122)(dx x bx a ， 由f a (a,b)=2?-+3 12)(dx x bx a =4a+8b-3 52=0, f b (a,b)=2?-+3 12)(dx x bx a x =8a+ 352b-40=0, 得驻点a=3 11 -,b=4. 又f aa =2?31dx =4, f bb =2?312 dx x =3 52, f ab =f ba =2?31xdx =8, 即f aa ·f bb -f ab 2=316>0， ∴(311-,4)是f 唯一的极小值点，即a=3 11 -,b=4时，积分取最小值. 2、设u(x)=?1 0)(),(dy y v y x k ，其中k(x,y)=???>-≤-y x x y y x y x ),1(),1(与v(y)为[0,1]上 的连续函数，证明：u ”(x)=-v(x). 证：当0≤x ≤1时，u(x)=?10)(),(dy y v y x k =?-x dy y v x y 0)()1(+?-1 )()1(x dy y v y x . 由各项被积函数及其对x 偏导函数都连续知， u ’(x)=?-x dy y yv 0 )(+x(1-x)v(x)+?-1 )()1(x dy y v y -x(1-x)v(x) = -?x dy y yv 0)(+?-1 )()1(x dy y v y . u ”(x)=-xv(x)-(1-x)v(x)=-v(x). 3、求函数F(a)=?∞ +- 2)1sin(dx x x a 的不连续点， 并作函数F(a)的图像. 解：由?+∞ sin dx x ax =2 π sgna ， 含参量积分的分析性质及其应用 班级：11数学与应用数学一班 成绩： 日期：2012年11月5日 含参量积分的分析性质及其应用 1. 含参量正常积分的分析性质及应用 1.1含参量正常积分的连续性 定理1 若二元函数),(y x f 在矩形区域],[],[d c b a R ?=上连续,则函数 ()x ?=?d c dy y x f ),(在[a,b]上连续. 例1 设 )sgn(),(y x y x f -=（这个函数在x=y 时不连续）,试证由含量积 分?=10 ),()(dx y x f y F 所确定的函数在),(-∞+∞ 上连续. 解 因为10≤≤x ,所以当y<0时,x-y>0,则sgn(x-y)=1,即f(x,y)=1. -1,x ),(+∞-∞上连续. 例2 求下列极限：（1）dx a x ? -→+1 1 220lim α; (2)?→2 20cos lim xdx x αα. 解 （1）因为二元函数22α+x 在矩形域R=[-1,1]?[-1.1]上连续,则由连续性定理得dx a x ? -+11 22在[-1,1]上连续.则 ??? --→-→==+=+1 1 22110 1 1 2201lim lim dx x dx a x dx a x αα. （2）因为二元函数ax x cos 2在矩形域]2 ,2[]2,0[π π- ?=R 上连续,由连续 性定理得,函数?202cos axdx x 在]2,2[ππ-上连续.则.3 8cos lim 202022 0==??→dx x axdx x α 例3 研究函数=)(x F dx y x x yf ? +1 2 2) (的连续性,其中f （x ）在闭区间[0,1]上是正 的连续函数. 解 对任意00>y ,取0>δ,使00>-δy ,于是被积函数 2 2) (y x x yf +在],[]1,0[00δδ+-?=y y R 上连续,根据含参量正常积分的连续性定理,则F （y ）在 区间],[00δδ+-y y 上连续,由0y 的任意性知,F （y ）在),0(+∞上连续.又因 dx y x x yf dx y x x yf y F ?? +-=+-=-10221 22)() ()(,则F （y ）在)0,(-∞上连续.当y=0处0)(0=y F .由于)(x f 为[0,1]上的正值连续函数,则存在最小值m>0. y m dx y x my dx y x x yf y F 1arctan )()(10221 22=+-≥+=?? ,从而04 )(lim 0>≥+→πm y F y ,但 F(y)在y=0处不连续,所以F （y ）在),0(),(+∞+∞-∞Y 上连续,在y=0处不连续. 定理2 设二元函数f(x,y)在区域G={(x,y)|b x a x d y x c ≤≤≤≤),()(}上连续,其中c(x),d(x)为[a,b]上的连续函数,则函数 F(x,y)= ? ) () (),(x d x c dy y x f 在[a,b]上连续. 例4 求? +→++α α αα 12201lim x dx . 第十九章含参量积分 【教学目的】 1.掌握含参量正常积分的概念、性质及其计算方法； 2.掌握两种含参量反常积分的概念、性质及其计算方法； 3.掌握欧拉积分的形式及有关计算 【教学重点】含参量积分的性质及含参量反常积分的一致收敛性的判定 【教学难点】一致收敛性的判定 【教学时数】12学时 §1含参量正常积分 一、含参量积分的定义 以实例和引入. 定义含参量积分和. 含参量积分提供了表达函数的又一手段 .我们称由含参量积分表达的函数为含参量积分. 二、含参量积分的解析性质 1. 含参量积分的连续性 Th19.5 若函数在矩形域上连续 , 则函数 在上连续 . ( 证 ) P172 Th19.8 若函数在矩形域上连续, 函数和在 上连续 , 则函数在上连续. ( 证 ) P173 2. 含参量积分的可微性及其应用 Th 19.10 若函数及其偏导数都在矩形域上连续, 则函数 在上可导 , 且 . ( 即积分和求导次序可换 ) . ( 证 ) P174 Th 19.11 设函数及其偏导数都在矩形域上连续,函数和 定义在, 值域在上 , 且可微 , 则含参量积分在 上可微 , 且 . ( 证 )P174 例1 计算积分. P176. 例2 设函数在点的某邻域内连续 . 验证当充分小时 , 函数 的阶导数存在 , 且. P177. 三、作业 §2 含参量反常积分 一、含参量无穷积分: 1. 含参量无穷积分 函数定义在上 ( 可以是无穷区间 ) . 以 为例介绍含参量无穷积分表示的函数. 2. 含参量无穷积分的一致收敛性 逐点收敛( 或称点态收敛 ) 的定义: , , 使 . 引出一致收敛问题 . 定义 (一致收敛性 ) 设函数定义在上 . 若对, 使对成立, 则称含参量无穷积分在( 关于)一致收敛. Th 19.5 ( Cauchy收敛准则 ) 积分在上一致收敛, 对成立 . 例1 证明含参量非正常积分在上一致收敛 , 其中. 但在区间 内非一致收敛 3. 含参量无穷积分与函数项级数的关系: 第十九章 含参量积分 1. 若f(x,y)在矩形域R =[a ,b]×[c,d]上 ，则????=d c b a b a d c dx y x f dy dy y x f dx ),(),(。 2. 含参量反常积分dy xy x ?+∞+021cos 在 上一致收敛。 3. 设f(x,y)在[a ,b]×[c,+∞]上连续，若含参量反常积分I （x ）=dy y x f c ? +∞),(在 [a ,b]上 ，则I （x ）在[a ,b]上连续。 4. =+Γ)1(n 。 5. 对于任何正实数p,q,Γ函数与B 函数之间的关系为B （p,q ）= 。 6. =+?-→dx y x y 112 20lim 。 一、 证明题。 7. 证明含参量反常积分dx x e y ? +∞ -12在),[+∞a 一致收敛（a 〉0）； 8. )0(,)1(ln )(110>=Γ-?a dx x a a 二、 计算题。 9. )2 1(n +Γ； 10. )25(-Γ 答案 一、 填空题。 1. 连续； 2. R ； 3. 一致连续； 4. n!； 5. B （p,q ）= )()()(q p q p +ΓΓΓ（p>0，q ﹥0）；6. 1； 二、 证明题。 7. 证明：),[+∞∈?a y ，e e e x x x a y y 2221--≤=； ?+∞-12dx x e a 收敛，由优函数判别法知：dx x e y ?+∞-12 在),[+∞a 一致收敛。 8. 证明：令e t x t x -=?=1ln ，dt dx e t --=，010∞t x ， ??∞--=01110)1(l n t a a dx x ·（-e t -）=dt ?∞-01t a ·)(a dt e t Γ=- 三、 计算题。 9. 解：π4 3)21(2123)121(23)23(23)123()25(=Γ?=+Γ=Γ=+Γ=Γ 10．解： π π222 !)!12(1 3)52)(32)(12()21(13)52)(32)(12()212()212()25)(23)(21()2 5()25)(23)(21(]1)25[()23)(21()23()23)(21(]1)23[()21()21()21(121)21(n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n -=?---=Γ?---=--Γ-----==-Γ---=+-Γ--=-Γ--=+-Γ-=-Γ-=??????+??? ? ?-Γ=+Γ 第十八章 含参量积分 第一节 含参量正常积分 从本章开始我们讨论多元函数的各种积分问题，首先研究含参量积分.设()y x f ,是定义在矩形区域[][]d c b a R ,,?=上的二元函数.当x 取[]b a ,上某定值时，函数()y x f ,则是定义在[]d c ,上以y 为自变量的一元函数.倘若这时()y x f ,在[]d c ,上可积分，则其积分值是x 在[]b a ,上取值的函数，记它为()x I ，就有 ()()[].,,,?=d c b a x dy y x f x I （1） 一般地，设()y x f ,为定义在区域()()(){}b x a x d y x c y x G ≤≤≤≤=,|,上的二元函数，其中()x c ，()x d 为定义在[]b a ,上的连续函数（图18-1），若对于[]b a ,上每一固定的 x 值，()y x f ,作为y 的函数在闭区间()[()]x d x c ,上可积分，则其积分值是x 在[]b a ,上取值 的函数，记作)(x F 时，就有 )(x F ()()() [].,,, b a x dy y x f x d x c ∈=? （2） 图18-1 用积分形式所定义的这两个函数（1）与（2），通常为定义在[]b a ,上的含参量x 的（正常）积分，或简称含参量积分. 下面讨论含参量积分的连续性、可微性与可积性. 定理18-1(连续性) 若二元函数()y x f ,在矩形区域[][]d c b a R ,,?=上连续，则函数 ()()dy y x f d c ?=,x I 在[]b a ,上连续. 证 设[]b a x ,∈，对充分小的x ?，有[]b a x x ,∈?+（若x 为区间的端点，则仅考虑（0>?x 或0 第十九章含参量积分 教案目地：1.掌握含参量正常积分地概念、性质及其计算方法；2.掌握两种含参量反常积分地概念、性质及其计算方法；3.掌握欧拉积分地形式及有关计算. 教案重点难点：本章地重点是含参量积分地性质及含参量反常积分地一致收敛性地判定；难点是一致收敛性地判定.b5E2RGbCAP 教案时数：12学时 §1含参量正常积分 和引入含参积分:. 以实例一. . 定义含参积分和含参积分提供了表达函数地又一手段 .我们称由含参积分表达地函数为含参积分. 1. 含参积分地连续性: Th19.5 若函数在矩形域上连续, 则函数 > P172 证上连续 . ( 在Th19.8 若函数在矩形域上连续, 函数和 则函数上连续. ( 在在, 上连续证> P173p1EanqFDPw 2. 含参积分地可微性及其应用: Th 19.10 若函数及其偏导数都在矩形域上连 上可导, , 则函数且在续 . ( 即积分和求导次序可换> . ( 证> P174 Th 19.11 设函数及其偏导数都在矩形域上连 上, 且可微, 和续,函数定义在则含参积分值域在, 上可微, 在且DXDiTa9E3d . ( 证>P174 计算积分. P176. 例1 例2设函数在点地某邻域内连续 . 验证当充分小时, 函数 地阶导数存在, 且. P177. §2 含参反常积分 : 含参无穷积分. 一． 1.含参无穷积分:函数定义在上( 可以是 为例介绍含参无穷积分表示地函数无穷区间> . 以.RTCrpUDGiT 2. 含参无穷积分地一致收敛性:, , 使地定义: 逐点收敛( 或称点态收敛> . 引出一致收敛问题 . 定义(一致收敛性> 设函数定义在上 . 若对 成立对, 则称含参无穷积分, 使 ( 关于在>一致收敛.5PCzVD7HxA Cauchy积分> 收敛准则Th 19.5 在上一致收( 敛, 对成立 . 证明含参量非正常积分在上一致收敛, 例1 其中. 内非一致收敛 . P180但在区间jLBHrnAILg : 含参无穷积分与函数项级数地关系 3. 积分在上一致收敛Th 19.6 , 对任一数列在函数项级数, ↗, 上一致收敛. ( 证略>xHAQX74J0X 二. 含参无穷积分一致收敛判别法: Weierstrass M 判别法: 设有函数, 1. 使在上有 第十讲含参变量的积分 10 . 1 含参变量积分的基本概念 含参量积分共分两类：一类是含参量的正常积分；一类是含参量的广义积分． 一、含参量的正常积分 1 ．定义 设()y x f ,定义在平面区域[][]d c b a D ,,?=上的二元函数，对任意取定的[]b a x ,∈． ()y x f ,关于 y 在[]d c ,上都可积，则称函数 ()()[]b a x dy y x f x I d c ,,,∈=? 为含参量二的正常积分． 一般地，若 ()()(){}b x a x d y x c y x D ≤≤≤≤=,|, ，也称 ()()() () []b a x dy y x f x I x d x c ,,,∈=? 为含参量x 的正常积分． 同样可定义含参量 y 的积分为 ()()[]d c y dx y x f y J b a ,,,∈=?或()()() () []d c y dx y x f y J y b y a ,,,∈=? 2 ．性质（以 I ( x ）为例叙述） ( l ）连续性：若 ()y x f ,必在 D 上连续，()x c ，()x d 在[]b a ,连续，则 ()x I 在[]b a ,连续，即对[]b a x ,0∈?，()()( ) () ?= →000 ,lim 0x d x c x x dy y x f x I ( 2 ）可积性：若()y x f ,在 D 上连续，()x c ，()x d 在[]b a ,连续，则 ()x I 在[]b a ,可积．且有 ()()()? ????==b a b a d c b a d c dx y x f dy dy y x f dx dx x I ,,（若 D 为矩形区域， · ( 3 ）可微性：若 ()y x f ,的偏导数()y x f x ,在 D 上连续，()x c ，()x d 在[]b a ,可导，则()x I 在 []b a ,可导，且()()()() ()()()()()()x c x c x f x d x d x f dy y x f x I x d x c x ' ' ' ,,,-+= ?· 以上性质的证明见参考文献［ 1 ] ，这里从略， 例10. l 求积分?>>-? ?? ??1 0,ln 1ln sin a b dx x x x x a b 解法 1 （用对参量的微分法）：设()?>>-? ? ? ??=1 00,ln 1ln sin a b dx x x x x b I a b ， 第十九章 含参量积分 2含参量反常积分 一、一致收敛性及其判别法 概念1：设函数f(x,y)定义在无界区域R={(x,y)|x ∈I, c ≤y<+∞}上，I 为一区间，若对每一个固定的x ∈I, 反常积分?+∞ c dy y x f ),(都收敛，则它的值是x 在I 上取值的函数, 记φ(x)=?+∞c dy y x f ),(, x ∈I, 称?+∞ c dy y x f ),(为定义在I 上的含参量x 的无穷限反常积分，简称含参量反常积分. 定义1： 若含参量反常积分?+∞ c dy y x f ),(与函数φ(x)对任给ε>0, 总存在某实数N>c, 使当M>N 时, 对一切x ∈I, 都有)(),(x dy y x f M c Φ-?<ε, 即?+∞ M dy y x f ),(<ε, 则称含参量反常积分在I 上一致收敛于φ(x), 简单地说含参量积分?+∞ c dy y x f ),(在I 上一致收敛. 定理19.7：(一致收敛的柯西准则)含参量反常积分?+∞ c dy y x f ),(在I 上一致收敛的充要条件是：对任给正数ε, 总存在某一实数M>c, 使得当A 1, A 2>M 时，对一切x ∈I, 都有?2 1 ),(A A dy y x f <ε. 定理19.8：含参量反常积分?+∞ c dy y x f ),(在I 上一致收敛的充要条件是： +∞ →A lim F(A)=0, 其中F(A)=? +∞ ∈A I x dy y x f ),(sup . 例1：证明含参量反常积分?+∞ 0sin dy y xy 在[δ,+∞)上一致收敛(δ>0)，但在(0,+∞)上不一致收敛. 《含参量积分的分析性质及其应用》 含参量积分的分析性质及其应用 班级：11数学与应用数学一班成绩：日期：xx年11月5日 含参量积分的分析性质及其应用 1.含参量正常积分的分析性质及应用 1.1含参量正常积分的连续性 定理1若二元函数f（x，y）在矩形区域r。[a，b]。[c，d]上连续，则函数 。。x。=。f（x，y）dy在[a，b]上连续. cd例1设f（x，y）。sgn（x。y）（这个函数在x=y时不连续），试证由含量积分f（y）。。10f（x，y）dx所确定的函数在（。。，。。）上连续. 解因为0。x。1，所以当y0，则sgn（x-y）=1，即f（x，y）=1.-1，xy 则f（y）。。（。1）dx。。dx。1。2y. 0yy11，y1时，f（x，y）=-1，则f（y）。。（。1）dx。。1，即f（x）=1-2y，0。y1又因lim。1。f（0），limf（y）。。1。f（1）.f（y）在y=0与y=1处均连续，因而f（y） y。0y。1在（。。，。。）上连续. 例2求下列极限。（1）lim。。0。1。1x。adx;（2）lim。x2cos。xdx. 。。00222解（1）因为二元函数x2。。2在矩形域r=[-1，1]。[-1.1] 上连续，则由 连续性定理得。1。1x2。a2dx在[-1，1]上连续.则 1。。0。1lim。x2。a2dx。。limx2。a2dx。。xdx。 。1。。0。111，]上连续，由连续22222。。822性定理得，函数。xcosaxdx在[。，]上连续.则lim。xcosaxdx。。x2dx。. 00。。00223（2）因为二元函数x2cosax在矩形域r。[0，2]。[。。。例3研究函数f（x）。。正的连续函数. 10yf（x）dx的连续性，其中f（x）在闭区间[0，1]上是 x2。y2解对任意y0。0，取。。0，使y0。。。0，于是被积函数 yf（x）在22x。yr。[0，1]。[y0。。，y0。。]上连续，根据含参量正常积分的连续性定理，则f（y）在区间[y0。。，y0。。]上连续，由y0的任意性知，f（y）在（0，。。）上连续.又因 f（。y）。。1yf（x）。yf（x）dx。。。0x2。y2dx，则f（y）在（。。，0）上连续.当y=0处0x2。y21f（y0）。0.由于f（x）为[0，1]上的正值连续函数，则存在最小值m>0. f（y）。。11myf（x）my1limf（y）。。。0，但，从而dx。。dx。marctan2222。。0y。04yx。yx。y0f（y）在y=0处不连续，所以f（y）在（。。，。。）。（0，。。）上连续，在y=0处不连续. 定理2设二元函数f（x，y）在区域g={（x，y）|c（x）。y。d（x），a。x。b}上连续，其中c（x），d（x）为[a，b]上的连续函数，则函数f（x，y）=。上连续. 1。。d（x）c（x）f（x，y）dy在[a，b] 第十九章 含参量积分 1含参量正常积分 概念：1、设f(x,y)是定义在矩形区域R=[a,b]×[c,d]上的二元函数. 当x 取[a,b]上某定值时，函数f(x,y)则是定义在[c,d]上以y 为自变量的一元函数. 若这时f(x,y)在[c,d]上可积，则其积分值是x 在[a,b]上取值的函数，记作φ(x)=?d c dy y x f ),(, x ∈[a,b]. 2、设f(x,y)是定义在区域G={(x,y)|c(x)≤y ≤d(x), a ≤x ≤b}上的二元函数, 其中c(x),d(x)为定义在[a,b]上的连续函数，若对于[a,b]上每一固定的x 值，f(x,y)作为y 的函数在闭区间[c(x),d(x)]上可积，则其积分值是x 在[a,b]上取值的函数，记为F(x)=?) ()(),(x d x c dy y x f , x ∈[a,b]. 3、上面两个函数通称为定义在[a,b]上含参量x 的(正常)积分，或简称含参量积分. 定理19.1：(连续性)若二元函数f(x,y)在矩形区域R=[a,b]×[c,d]上连续，则函数φ(x)=?d c dy y x f ),(在[a,b]上连续. 证：设x ∈[a,b], 对充分小的△x, 有x+△x ∈[a,b] (若x 为区间端点, 则只考虑△x >0或△x<0), 于是 φ(x+△x)-φ(x)=?-?+d c dy y x f y x x f )],(),([. ∵f(x,y)在有界闭域R 上连续，从而一致连续，即?ε>0, ?δ>0, 对R 内任意两点(x 1,y 1)与(x 2,y 2), 只要|x 1-x 2|<δ, |y 1-y 2|<δ, 就有|f(x 1,y 1)-f(x 2,y 2)|<ε. ∴当|△x |<δ时, |φ(x+△x)-φ(x)|≤?-?+d c dy y x f y x x f |),(),(| 含参变量无穷积分的一致收敛性 论文摘要：本文通过含参变量无穷积分与函数级数之间的关系，归纳总结了含参变量无穷积分的一致收敛性的判别法(柯西一致收敛准则、魏尔斯特拉斯判别法、狄利克雷判别法等)及其性质. 关键词：含参变量无穷积分一致收敛判别法 无穷积分?+∞ a dx x f) (与级数∑∞ =1 n n u的敛散概念、敛散判别法及其性质基本上 是平行的，不难想到，含参变量无穷积分?+∞ a dx y x f) , (与函数级数() ∑∞ =1 n n x u之间 亦应如此，为了讨论函数项级数的和函数的分析性质,我们在收敛区域I上提出了更高的要求,引进了一致收敛的概念,同样,在讨论含参变量无穷积分所确定的函数的分析性质时,一致收敛同样也起着重要的作用.因此,含参变量无穷积分的一致收敛性是《数学分析》中非常重要的知识点，也是学生不容易掌握的难点，从而,我试着类比、总结得出含参变量无穷积分的一致收敛性的判别法及其性质，以便使学生对此有一个更为系统和深刻的了解. 1.含参变量无穷积分一致收敛的判别法 我们很自然的可以想到运用定义来证明. 定义 设?∈y 区间I ,无穷积分 ()?+∞ a dx y x f ,收敛,若?ε >0,0A ?(通 用)>0,?0A>A ,有| (,)(,)A a a f x y dx f x y +∞ -? ?dx |=| (,)A f x y dx +∞ ? |ε<,则称无穷积分 ()?+∞ a dx y x f ,在区间I 一致收敛. 用定义证明一致收敛的关键在于寻找只与ε有关的共同的0A ，方法常常是采取适当放大的方法. 例 1[] 1证明：无穷积分dx ye xy ?+∞ -0 在区间[a ，+∞]（a >0）一致收敛，而 在（0，+∞）上非一致收敛. 证明 Ay Ay t A xy e dt e xy t dx y y -+∞ -+∞ -==+∞∈???令ε ), ,0(， 对,0>?ε解不等式ε<-Ay e ，有y A ε1 ln > ,取y A ε1 ln = ，则0 A A >?，有 ε?A 取),0(21 ,2' ' +∞∈=>=A y A A A ，则01''''ε>==---?e e dx e y y A xy ，但dx ye A xy ?+∞ -在),[+∞a 一致收敛（其中0>a ），由不等式： y a ≥,有Ay Aa e e --≤,解不等式 第十九章 含参量积分 (一) 教学目的： 掌握含参量正常积分的连续性，可微性和可积性定理，掌握含参量正常积分的求导法则． (二) 教学内容： 含参量正常积分的连续性，可微性和可积性定理的证明；含参量正常积分的导数的计算． 基本要求： (1)了解含参量正常积分的连续性，可微性和可积性定理的证明，熟练掌握含参量正常积分的导数的计算公式． (2) 较高要求：掌握含参量正常积分的连续性，可微性和可积性定理的证明． (三) 教学建议： (1) 要求学生必须理解含参量正常积分的定义． (2) 要求较好学生掌握含参量正常积分的连续性，可微性和可积性定理的证明 ———————————————— 一. 含参积分: 以实例?1 2xydy 和 ?2 22x x xydy 引入. 定义含参积分 ? = d c dy y x f x I ),()( 和 ? =) () (21),()(x y x y dy y x f x G . 含参积分提供了表达函数的又一手段 .我们称由含参积分表达的函数为含参积分. 1. 含参积分的连续性: 定理 19.1 若函数),(y x f 在矩形域] , [ ] , [d c b a D ?=上连续 , 则函数 ?=d c dy y x f x I ),()(在] , [b a 上连续 . 同样 ? = b a dx y x f y J ),()(在] d c, [上连续 定理 19.2 若函数),(y x f 在矩形域] , [ ] , [d c b a D ?=上连续, 函数)(1x y 和)(2x y 在 ] , [b a 上连续 , 则函数? =) () (21),()(x y x y dy y x f x G 在] , [b a 上连续. 定理 19.3（可微性） 若函数),(y x f 及其偏导数x f 都在矩形域] , [ ] , [d c b a D ?=上连续, 则函数?=d c dy y x f x I ),()(在] , [b a 上可导 , 且 ??=d c d c x dy y x f dy y x f dx d ),(),(. ( 即积分和求导次序可换 ) . 证 对于],[b a 内任何一点x ，设],[b a x x ∈?+（若x 取为区间端点，则讨论单侧导数），则 dy x x f x x f x x I x x I d c ??-?+=?-?+)()()()(。 于是 dy y x f x x f x x f dy y x f x I d c x d c x ??-?-?+≤-??),()()(),( 由微分中值定理及x f 的连续性，对任给的正数ε，存在正数δ，只要δ第十九章含参量积分
数学分析19含参量积分总练习题(含参考答案)
含参量积分的分析性质及其应用
第十九章 含参量积分
数学分析第十九章
第十八章 含参量积分
数学分析教案华东师大版第十九章含参量积分
第十讲含参变量的积分
数学分析19.2含参量积分之含参量反常积分(含习题及参考答案)
《含参量积分的分析性质及其应用》
数学分析19.1含参量积分之含参量正常积分(含练习及答案)
含参变量无穷积分的一致收敛性
第十九章 含参量积分