广义积分的收敛性
广义积分收敛的必要条件
x x→+∞
x→+∞
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论，双方各有千秋. 另外在课堂上与老师交流是否顺利 这一问题中 ，A 有 19“选择”十分顺利，不仅听懂了，而 且还向老师提出了自己的看法和问题； 而 B 只有 5％. 从其他选项中也反映出：A 倾向于老师在课堂上交流， 而 生 生 间 的 课 外 交 流 障 碍 较 大 ；B 则 倾 向 于 课 外 ， 师 生、生生间的交流，相互交流的障碍较小. 这充分说明 在引导数学交流问题上，老师起着主导作用，教师的教 学理念、教学方式决定了学生是否喜欢交流、喜欢怎样 的交流、会不会交流.
ZHUAN TI YAN J IU
专题研究
1≠ 0，由定理 1 知该广义积分发散． 解法二 lim f（x）存在，则被积函数在 定 义 域 上 一
x→+∞
致 连 续 ，但 lim f（x） =1≠ 0，由 定 理 2 也 可 以 得 出 该 广 x→+∞
义积分发散．
【参考文献】 ［1］ 华 东 师 范 大 学 数 学 系． 数 学 分 析 （下 ）［M］． 北 京 ：高 等 教 育 出 版 社 ，2001. ［2］ 关冬月． 关于无穷级数和无穷积分收敛的必要条件［J］． 内 蒙 古 师 范 大 学 学 报 ，2004（5）：73－75. ［3］ 木壮志，赵星君． 广义积分收敛的一个充要条件 ［J］． 哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报 ，1999（4）：46－49. ［4］ Proof of the Function Series Convergence Uniform Theorem and Necessary and Sufficient Condition in General Integral Convergent［J］． Journal of Jiaying University，2003（2）：23－26. ［5］ On the Necessary Conditions for Convergence of General-
广义积分的收敛判别法-广义积分收敛判别法
第二节 广义积分的收敛判别法上一节我们讨论了广义积分的计算, 在实际应用中，我们将发现大量的积分是不能直接计算的,有的积分虽然可以直接计算，但因为过程太复杂，也不为计算工作者采用,对这类问题计算工作者常采用数值计算方法或Monte-Carlo 方法求其近似值。
对广义积分而言，求其近似值有一个先决条件 - 积分收敛,否则其结果毫无意义。
因此,判断一个广义积分收敛与发散是非常重要的．定理9。
1(Cauchy 收敛原理）f （x ）在[a , +∞ ）上的广义积分⎰+∞adxx f )(收敛的充分必要条件是：0>∀ε， 存在A>0, 使得b ， b '>A 时，恒有ε<⎰|)(|/b b dx x f证明：对+∞→b lim0)(=⎰+∞bdx x f 使用柯西收敛原理立即得此结论．同样对瑕积分⎰b adx x f )((b 为瑕点）, 我们有定理9。
2(瑕积分的Cauchy 收敛原理）设函数f (x )在［a ，b )上有定义，在其任何闭子区间[a ,b –ε]上常义可积,则瑕积分⎰ba dx x f )(收敛的充要条件是： 0>∀ε， 0>∃δ, 只要0<δηη<</，就有εηη<⎰--|)(|/b b dx x f定义9.5如果广义积分⎰+∞a dx x f |)(|收敛，我们称广义积分⎰+∞adxx f )(绝对收敛（也称f （x )在[a ，+)∞上绝对可积］; 如⎰+∞adx x f )(收敛而非绝对收敛，则称⎰+∞adx x f )(条件收敛，也称f （x ）在［a ,+)∞上条件可积．由于a A A ≥∀/,，均有|)(|/⎰A A dx x f ≤⎰/|)(|A A dx x f因此，由Cauchy 收敛原理，我们得到下列定理． 定理9.3如果广义积分⎰+∞adx x f )(绝对收敛，则广义积分⎰+∞adx x f )(必收敛．它的逆命题不一定成立,后面我们将会看到这样的例子。
广义积分的收敛判别法
ln x x
2019/4/26
b
1 4
1 4
x 0
x ln x x
3 4
1 4
1 x
3 4
据比较判别法2, 所给积分绝对收敛 .
宁波大学教师教育学院 18
三、 函数
1. 定义
函数 : ( s ) x ( s 0 ) x ed
5
a t
lim x ) d x x ) d x f( f(
a
t
f( x ) d x 收敛 . 极限存在 , 即广义积分 a
若
a
f (x )d x发散 , 因为 t a时有
0 x ) d x ( x ) d x f( g
a a t t
3 2
2 的收敛性
.
x
1 1 1 1 2
根据极限判别法 1 , 该积分收敛 .
例3. 判别广义积分
解:
x d x 的收敛性 . 2 1 1 x 3 2 2 1 x x lim lim x2 1 2 2 x1 x x 1 x
根据极限判别法 1 , 该积分发散 .
0 , A a , 使 对 A , A A 都 有 0 0
|
A A
f (x)d x|.
证：利用无穷限广义积分收敛的定义以及 极限存在的Cauchy准则即得。
2019/4/26
宁波大学教师教育学院
3
柯西（Cauchy，Augustin Louis 1789-1857）， 十九世纪前半世纪的法国数学家。1789年8月21日生 于巴黎。在大学毕业 后当土木工程师，因数学上的成
论广义积分的收敛性
论广义积分的收敛性摘要广义积分是定积分概念的推广至无限区间和有限区间上的无界函数的情形，而定积分的的主要特点是积分区间有界，并且在此区间上被积函数为有界函数，而这两个限制条件不能很好地解决实际中的有些问题，于是突破这两条限制的束缚便得到其推广形式即广义积分。
大部分的广义积分不可被直接计算，有的虽然能计算出它的值，但计算过程十分麻烦，因此判断广义积分的收敛性就成为广义积分求值的一个决定性条件。
本文就针对敛散性论述广义积分，针对几种不同类别的广义积分形式，讨论几种比较常用的判别方技巧。
1.首先我们可以利用收敛积分的余部可以判定所求积分是否收敛.对于⎰+∞adxx f )(和⎰+∞bdxx f )(,如果b>a,则⎰+∞bdxx f )(称为⎰+∞adxx f )(的余部。
因为改变下限积分的值(a 不是奇点)，或对被积函数乘以非零常数，都不改变积分的敛散性，即∀b>a,k ≠0,都有⎰+∞adxx f )(收敛⇔⎰+∞bdxx f )(收敛，⎰+∞adxx f )(收敛⇔⎰+∞bdxx kf )(收敛.另外，如果f (x ),g(x)的广义积分都收敛，那么线性组合αf(x)+βg(x)的广义积分也收敛，对于其余类型的广义积分，也有类似的结论.2.对于两个端点都是奇点的广义积分，我们可以任取区间内的任意一点x 0，把积分分成两半，再分别判断这两半积分的收敛性.例如定义广义积分 f x dx +∞−∞，设函数f(x)在区间(−∞,+∞)上内闭有界可积，除端点外再没有奇点.取一点x 0，定义⎰+∞∞-)(dx x f = f x dx x 0−∞+ f x dx +∞x 0，如果右端这两个广义积分都收敛，就称左端的广义积分收敛(否则称其发散).对于内闭有界可积，且在积分区间I 内有有限个奇点的广义积分，为了方便地得到广义积分是否收敛，我们可以把积分区间上的几点去掉，这样以奇点为分点，广义积分的区间就被分成许多个小区间I =I 1∪I 2∪···∪I n .于是就可以定义⎰I dx x f )(=⎰I dx x f 1)(+⎰I dx x f 2)(+···+⎰I dx x f n)(如果右端每个广义积分都收敛，就称左端这个广义积分收敛(否则就称发散).3.对于广义积分 f x dx +∞a，如果函数f(x)在区间 a ,+∞ 上以+∞为唯一奇点，且内闭有界可积，并且有原函数F (x ),那么f x dx =lim x→+∞f x dx =xa +∞alim x→+∞F x −F (a ).不论这个极限如何，都把这个公式写为f x dx =F x +∞a|a +∞.如果极限lim x→+∞F (x )存在，那么广义积分收敛，否则就发散.4.我们知道Cauchy 收敛准则可以用来判定函数的敛散性，这对于积分也同样适用.因为广义积分的四种基本类型可以相互转化，故只讨论 f x dx +∞a 这一种形式即可. f x dx+∞a收敛⇔∀ε>0，∃X >当x 1,x 2>X 时，| f x dx x2x 1|<ε⇔lim t→+∞ρ t =0，ρ t ≝qp t sup≤≤⎰qp)(dxx f5.夹逼收敛原理也可以判断积分是否收敛.设f x ≤g (x )≤ (x )(x ≥a )，如果积分 f x dx ， x dx +∞a+∞a都收敛，那么积分 g x dx +∞a也收敛.另外绝对收敛的广义积分也一定收敛，由夹逼收敛定理可证明这条结论. 6.对于非负函数的广义积分还有三个特殊的判别方法. (1)收敛准则在区间 a ,+∞ 上，设函数f (x )≥0,那么广义积分 f x dx +∞a收敛⇔变上限积分 f x dx ta (t ≥a )有界(2)控制收敛判定法在区间 a ,+∞ 上，对非负函数f x ,g x ，设g(x)是f(x)的上控制函数，即存在 x 0≥a ，使得0≤f x ≤g(x)，∀x ≥x 0.如果上控制函数g(x)的广义积分收敛，那么被控制函数f(x)的广义积分也收敛. (3)比较判定法在区间 a ,+∞ 上，设f(x),g(x)都是非负函数并且有极限limx→+∞f (x )g (x )=l (存在或为+∞).(i) 当l ∈(0,+ ∞)时，两个函数的广义积分有相同的收敛性. (ii)当l =0时，由 g x dx +∞a收敛，推出 f x dx +∞a收敛. (iii) 当l =+∞时，由 g x dx +∞a发散，推出 f x dx +∞a发散. 7. 在Abel 条件或Dirichlet 条件下，广义积分 f x g (x )dx +∞a都收敛.Abel条件 (1) f(x)单调有界. (2) g(x)广义积分收敛.f(x)=0. (2) g(x)的变上限积分有界.Dirichlet条件 (1)f(x)单调，limx→+∞总结以上列举的众多判定广以积分收敛性的方法，有助于我们更好地掌握广义积分的性质，提高运算效率。
广义积分的收敛辨别法
上一节我们讨论了广义积分的计算, 在实际应用中，我们将发
现大量的积分是不能直接计算的，有的积分虽然可以直接计算，但
因为过程太复杂，也不为计算工作者采用，对这类问题计算工作者
常采用数值计算方法或 Monte-Carlo 方法求其近似值. 对广义积分
而言，求其近似值有一个先决条件 — 积分收敛，否则其结果毫无
0 f (x) k(x), （k 为正常数）
则当
当
a
a
f
(
x)dx
(x)dx 发散时,
收敛时,
a
证明：由 Cauchy 收敛原理马上得结论成立．
对瑕积分有类似的结论判别法
a
(
f
(x)dx 也收敛;
x)dx
也发散．
定理 9.5 设 f(x), g(x) 均为[a,b)上的非负函数，b 为两个函数的奇点，
(x)dx 必收敛．
a
f
a
Hale Waihona Puke f(x)dx 条件收敛，也称
(x)dx 绝对收敛，则广义积分
它的逆命题不一定成立，后面我们将会看到这样的例子。
对其它形式的广义积分，类似地有绝对收敛及条件收敛的定义及
性质．
法．
下面我们先介绍当被积函数非负时，广义积分收敛的一些判别
比较判别法：
定理 9.4（无限区间上的广义积分）设在[a,+ )上恒有
如存在一个正常数 k, 使
0 f (x) kg(x), x [a, b), 则
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
广义积分的收敛性与发散性
广义积分的收敛性与发散性广义积分是高等数学中一种重要的积分形式，其定义方式与普通积分有很大的不同。
与普通积分只能在有限区间上进行不同，广义积分可以在整个实数轴上进行积分计算。
然而，广义积分的收敛性与发散性问题也是需要引起我们的高度关注的。
一. 广义积分的概念与定义广义积分的概念是在普通积分的基础上扩充而来的，它的定义如下：设函数 $f(x)$ 是区间 $(a,+\infty)$ 上的连续函数，那么称限定积分 $\int_{a}^{+\infty}{f(x)dx}$ 为广义积分。
同样地，若$f(x)$ 是区间 $(-\infty,b)$ 上的连续函数，那么称限定积分$ \int_{-\infty}^{b}{f(x)dx}$ 为广义积分。
需要注意的是，广义积分在定义时通常会采用极限的方法，即对于极限 $\lim_{t\rightarrow +\infty}\int_a^t{f(x)dx}$ 与$\lim_{t\rightarrow -\infty}\int_t^b{f(x)dx}$ 分别进行计算。
二. 广义积分的收敛性与发散性与普通积分不同，广义积分的定义中并不包含区间的限制，因此在进行广义积分计算时，需要关注其收敛性与发散性问题。
1. 收敛性若广义积分 $\int_{a}^{+\infty}{f(x)dx}$ 或 $\int_{-\infty}^{b}{f(x)dx}$ 存在一个有限的极限，即 $\lim_{t\rightarrow+\infty}\int_a^t{f(x)dx}$ 或 $\lim_{t\rightarrow -\infty}\int_t^b{f(x)dx}$ 存在，则称该广义积分收敛。
例如，对于函数 $f(x)=\frac{1}{x^p}\,(p>0)$，当 $p>1$ 时，$\int_1^{+\infty}{\frac{1}{x^p}dx}$ 收敛，而当 $p \le 1$ 时，则发散。
数学分析(一)：一元微积分 南京大学 6 第六章积分的推广和应用 (6.6.1) 广义积分的收敛判别法
定理 1 (Dirichlet)
α
设 F (α) = f (x) dx 关于 α ∈ [a, ∞) 为有界函数, 函数 g(x) 在 [a, ∞) 中单调, 且
a
∞
lim g(x) = 0, 则积分 f (x)g(x) dx 收敛.
a
通过求极限来判断收敛性
α
α
证明. 当 α ≥ a 时, 记 F (α) = f (x) dx, G(α) = g(x) dx. 由已知条件可得
a
a
0 ≤ F (α) ≤ MG(α), ∀ α ∈ [a, ∞).
因此, 如果 G(α) 有界, 则 F (α) 也有界; F (α) 无界时, G(α) 也无界.
a
对于瑕积分, 与函数 x−p 进行比较可以得到完全类似的 Cauchy 判别法.
非负情形的简单例子
例1
判别积分
∞
√
dx
的敛散性.
1 x x2 + x + 1
非负情形的简单例子
例1
判别积分
∞
√
dx
的敛散性.
1 x x2 + x + 1
解. 当 x ≥ 1 时 0 ≤ √ 1 ≤ x−2, 故积分是收敛的.
如果 p > 1, 且存在常数 C > 0, 使得当 x 充分大时 0 ≤ f (x) ≤ Cx−p, 则
∞
f (x) dx 收敛; 如果 p ≤ 1, 且存在常数 C > 0, 使得当 x 充分大时
a
∞
f (x) ≥ Cx−p, 则 f (x) dx 发散;
(5)广义积分敛散性的判别法,
故由推论1知，题设广义积分发散 .
例5 判别广义积分
arctan x
dx
1
x
的敛散性.
解 因为 lim x arctan x lim arctan x ,
x
x
x
2
故根据推论2知，题设广义积分发散 .
例6 判别广义积分
eax sin bxdx
0
的收敛性，其中 a,b 都是常数，且 a 0.
广义积分敛散性的判别法
判定一个广义积分的收敛性,是一个重要的问 题. 当被积函数的原函数求不出来,或者求原函 数的计算过于复杂时,利用广义积分的定义来 判断它的收敛性就不适用了. 因此,我们需要其 它方法来判断广义积分的收敛性.
（一）。无穷限广义积分的审敛法
无穷限广义积分的审敛法与正项无穷级数审 敛法很类似，先复习一下正项级数审敛法以 便与无穷限广义积分的审敛法作比较
这里 p 2 1,
故由推论2知，题设广义积分收敛.
例3 判别广义积分
x 3/ 2 1 1 x2 dx
的敛散性. 解 因为
lim
x
x
x3/2 1 x2
lim
x
x2 1
x x2
,
故根据推论2知，题设广义积分发散.
例4 判别广义积分
1 ex dx
1x
的敛散性. 解 因为当 x 1 时，1 ex 1 ,
f (x) 0 1.如果存在常数M>0,及p>1,使得：
f
(x)
M xp
,
(a
x
)
则 f (x)dx a
收敛；
2）如果存在常数N>0,使得
则
f (x)dx
发散；
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§2 广义积分的收敛性主要知识点：广义积分及其敛散性概念；非负函数广义积分收敛性的比较判别法、柯西判别法； 一般函数广义积分收敛性的Abel 、Dilichlet 判别法； 广义积分与级数的关系。
1、 讨论积分1121(1)[ln(1)]xe dx x αβ+∞--+⎰ 的敛散性。
解：211,x x x αβ→+∞时“分子”“分母”。
2、 证明积分4201sin dxx x +∞+⎰ 收敛 。
10,02kkk k k k k kk I v v v πδπδπδδδ+--'↓=++≤=≤∑∑⎰⎰解：取则，其中 ，11(1)(1)42111()sin k k kkk k kk k k v k πδπδπδπδπδ+++-+-+++'=≤+⎰⎰ 。
431,k kvk δ=∑取则收敛；114433()0,k k kkM M v v kkπδδ+--''≤≤≤∑又可见也收敛。
3、 证明积分1223(1)(sin )dxxx +∞+⎰ 收敛 。
解：注意到(1)2233(sin )[sin()],n n nx x n I u πππ+=-==∑∑⎰故 ，由于22223210,1sinn nu dx un xππ≤≤+∑⎰故收敛。
4、 讨论积分10sin 1cos xdx k x παα-+⎰的敛散性 。
解：⑴ －1< k <1时f(x)只可能以0,π为瑕点，且当x →∞时分别与1111,()x x ααπ---同阶，故当0α>时积分收敛。
⑵ k = ±1时，f(x)的可能瑕点仍是0,π 。
11201I I I π=+=+⎰⎰k = 1时，将cos x 在点π处展成Taylor 公式，可知1cos x +与2()x π-同阶。
于是1I 仅当0α>时收敛，2I 仅当0α<时收敛，从而原积分不收敛。
k = －1 时，将cos x 在点0处展成Taylor 公式，可知1－cos x 与2x 同阶。
于是1I 仅当0α<时收敛，2I 仅当0α>时收敛，故原积分不收敛。
⑶ 111,arccos(),cos ,sin 0k k kθθθ>=-=-≠记则 。
f(x)的可能瑕点为0,π，θ 。
123400,ab aba b a b I I I I I θπθθπ<<<<=+++=+++⎰⎰⎰⎰取、使 。
在点θ处将cos x 展开成Taylor 公式：1cos ()sin ()x x x kθθθ=-+-+-，于是 (1cos )[()sin ()]k x x x ααθθθ+=-+- 与 ()x αθ-同阶。
因此，当且仅当1α<时23,I I 收敛；又仅当0α<时1I ，4I 收敛，所以当且仅当01α<<时原积分收敛。
5、 设2()0()()sin a f x f x dx f x x dx ∞+∞>⎰⎰+a且单调减少，试证：与同敛散。
证：⑴ 设211lim ()0.()sin ()()cos 222x aaaf x f x xdx f x dx f x xdx +∞+∞+∞→+∞==-⎰⎰⎰注意到，由Dilichlet判别法知右边第二个积分收敛，因此2()()sin af x dx f x x dx ∞+∞⎰⎰+a与同敛散。
⑵、lim ()0(),()0x af x A f x dx M +∞→+∞=>+∞>⎰包括此时发散，且存在，当x M≥时()02Af x r >=>。
取000,k k M k k π>≥使则当时 1)(1)22()sin sin 02k k k k rf x x dx rx dx πππππ++>=>⎰⎰（ ，由Cauchy 准则，2()sin af x x dx +∞⎰也发散。
6、 设22sin 0,(sin )p p xp dx x x x +∞>+⎰讨论的敛散性。
解：当12p >时，由比较判别法即知积分收敛。
当12p ≤时，2(1)p pdxx x +∞+⎰发散，由上题知22sin (1)p pxdx x x +∞+⎰发散，再由比较法知原积分发散。
7、讨论1dx +∞⎰的敛散性。
解：利用Taylor 公式 ：12221(),ln(1)(1)1()22t t t t t t t =-++=+++ ,112222111111[ln(1)][()][1()]22x x x x x x x+=-+=-+3322111111(())()]()224x x x x x x +-++=-+ ，故当x →+∞时3211()4f x x ⋅ ，因此原积分收敛。
8、 讨论积分sin (0)1p qx xdx q x+∞≥+⎰的敛散性。
解：记 11201I I I +∞=+=+⎰⎰。
1111(1)sin 10(),221p x p qp x x f x x p I p I x x x+→+-+≤=⋅=>-≤-+故时收敛，时发散。
考察2I ：注意到1111px q pqx xq p q p x →+∞-⋅→->-≤+，所以分和两种情形来讨论。
① 1:()1pqx q p f x x->≤⇒+2I 绝对收敛 。
② 01:q p <-≤由Dilichlet 判别法知2I 收敛，并且是条件收敛。
③ sin 0:(),0,01p q q x xq p f x p q q x ---≤=-≥≥+，可知2I 发散。
综上得到：原积分当21201p q p p q p >-->>-<-≤且时绝对收敛；且时条件收敛；20p q p ≤--≤或时发散。
9、 研究0()(0,1)sin x te F t dx t x+∞-=∈⎰关于的连续性。
解：只须证明上述积分在(,1)t ∈-∞上内闭一致收敛。
(1)2210012(1)21sin sin sin k ttttt t kdx dxdx dx t x txxxπππππππ+-==≤=<-⎰⎰⎰⎰，(1)0()1sin sin sin k xx k k tttk k k ke e dxF t dx dx e e txxxππππππ++∞--+∞+∞+∞--=====≤≤-∑∑∑⎰⎰⎰，由此即知积分在(,1)t ∈-∞上内闭一致收敛，从而0()(0,1)sin x te F t dx t x+∞-=⎰关于在连续。
10、设0()[0,),()f x C f x dx +∞∈+∞⎰绝对收敛，则：40()0lim()(sin )0p f x dx f x px dx +∞+∞→+∞=⇔=⎰⎰。
证明：因000()0,f x dx A A A +∞>≥⎰收敛，所以存在当时4()(sin )()AAf x px dx f x dx ε+∞+∞≤<⎰⎰。
对任意0p >，以pπ为步长等分0[0,]A 得01144411()(sin )()(sin )()(sin )kkk k A x x nnk k k x x f x px dx f x px dx f px dx ξ--====∑∑⎰⎰⎰()k k x pπ==410()(sin )pnk k f px dx πξ=∑⎰ =411101()sin ()()nn n k k k k k k k a a f x dx f f x p p ππξξξππ=====∑∑∑⎰410(sin ,)k k k a x dx x x x pππ-==-=⎰其中 。
令()p n →+∞→+∞必有得到4()(sin )()A A af x px dx f x dx π→⎰⎰ ，于是有44()(sin )()()(sin )()A A aaf x px dx f x dx f x px dx f x dx ππ+∞+∞-≤-+⎰⎰⎰⎰+4()(sin )()3(A A af x px dx f x dx p επ+∞+∞-<⎰⎰只要充分大）即 4lim()(sin )()p af x px dx f x dx π+∞+∞→+∞=⎰⎰，因此命题成立。