李志广
(山西大同大学数学与计算机科学学院,山西大同 037009)
含参量x的无界反常积分
李志广
(山西大同大学数学与计算机科学学院,山西大同 037009)
现行教材中对于含参量x的无界反常积分,仅仅给出了定义,对此进一步探究,给出了其一致收敛的判别法。
无界;反常积分;一致收敛
定义1设f(x,y)在区域R=[a,b]×[c,d)上有定义,若对x的某些值,y=d为函数f(x,y)的瑕点,则称

为含参量x的无界函数反常积分,或简称为含参量反常积分。若对每一个x∈[a,b]积分(1)都收敛,则其积分值是x在[a,b]上取值的函数。
定义2 对任给正数ε>0某正数δ<d-c,使得当0<η<δ时,对一切x∈[a,b],都有

则称含参量反常积分(1)在[a,b]上一致收敛。
定理1 含参量反常积分(1)在[a,b]上一致收敛的充分必要条件是:对任给正数ε,总存在某正数0<δ<d-c,当0<η1<δ,0<η2<δ时,对于∀x∈[a,b]有,



(充分性)对任给正数ε>0,存在正数δ<d-c,当0<η1<δ,0<η2<δ时,对∀x∈[a,b]有:


当η2→0时,有:

定理2 含参量反常积分(1)在[a,b]上一致收敛的充要条件是:对任一趋于d的递增数列{An}(其中A1=c),函数项级数

在[a,b]上一致收敛。
证明(必要性)由(1)在[a,b]上一致收敛,故对任给ε>0,必存在δ∈(0,d-c),对于0<η<δ,使得当A″>A′,且A″,A′∈(d-η,d)时,对一切x∈[a,b],总有

又由An→d(n→∞),所以对正数δ,存在正整数Ν,只需m>n>N时,就有Am>An>d-η,由(3)知,对一切x∈[a,b],就有

这就证明了级数(2)在[a,b]上一致收敛。
(充分性)用反证法。假设(1)在[a,b]上不一致收敛,则存在某个正数ε0,使得对于任何实数0<δ<d-c,存在相应的d-δ<A′<A″<d和x′∈[a,b],使得

现在取δ=min{1,d-c},则存在d-δ<A1<A2<d,以及x1∈[a,b],使得




这与级数(2)在[a,b]上一致收敛的假设矛盾,故含参量反常积分(1)在[a,b]上一致收敛。

判别法2 设
(1)对一切实数c<N<d,含参量正常积分

对……