Страница 1 из 1
Исследовать сходимость интеграла.
Добавлено: 08 окт 2014, 14:26
lecture
Задача: исследовать сходимость интеграла
∫(вверх.∞, нижн.0) e^(-4x) dx
Что с ним нужно делать?
Re: Исследовать сходимость интеграла.
Добавлено: 08 окт 2014, 14:40
Алексей
Для начала стоит обозначить верхний предел интегрирования некоей буквой (например, b) и перейти к пределу:
\(\int\limits_{0}^{+\infty}e^{-4x}dx=\lim_{b\to +\infty}\int\limits_{0}^{b}e^{-4x}dx.\)
А дальше вносите под дифференциал число (-4) (соответственно дробь
\(-\frac{1}{4}\) выйдет за знак интеграла) и получите табличный интеграл.
Re: Исследовать сходимость интеграла.
Добавлено: 08 окт 2014, 15:45
lecture
Нет, это я не решу.
Re: Исследовать сходимость интеграла.
Добавлено: 08 окт 2014, 15:51
Алексей
Да ладно
Внести под дифференциал означает всего лишь, что мы домножаем выражение под дифференциалом на некое число. Хотим внести число (-4)? Ок, нет проблем - но для компенсации такого внесения дробь
\(-\frac{1}{4}\) выйдет за знак интеграла (и за знак предела):
\(\int\limits_{0}^{+\infty}e^{-4x}dx=\lim_{b\to +\infty}\int\limits_{0}^{b}e^{-4x}dx=-\frac{1}{4}\lim_{b\to +\infty}\int\limits_{0}^{b}e^{-4x}d(-4x)\)
А дальше есть формула:
\(\int e^udu=e^u+C\). Только у вас вместо u стоит
\(-4x\). Ну, и константы
\(C\) не будет, так как интеграл определённый. Иными словами:
\(-\frac{1}{4}\lim_{b\to +\infty}\int\limits_{0}^{b}e^{-4x}d(-4x)=-\frac{1}{4}\lim_{b\to +\infty}\left.e^{-4x}\right|_{0}^{b}=\ldots\)
Re: Исследовать сходимость интеграла.
Добавлено: 08 окт 2014, 16:09
lecture
Озарения не произошло...
Re: Исследовать сходимость интеграла.
Добавлено: 08 окт 2014, 18:00
Алексей
Сейчас произойдёт
Запись
\(\left.e^{-4x}\right|_{0}^{b}\) означает, что мы вместо x подставили
\(b\), потом вместо
\(x\) подставили 0 и вычли:
\(\left.e^{-4x}\right|_{0}^{b}=e^{-4b}-e^{-4\cdot 0}=e^{-4b}-1.\)
Отрицательная степень означает опускание в знаменатель, поэтому полученный результат можно записать так:
\(\left.e^{-4x}\right|_{0}^{b}=\frac{1}{e^{4b}}-1.\)
Вернёмся к пределу:
\(-\frac{1}{4}\lim_{b\to +\infty}\left.e^{-4x}\right|_{0}^{b}=-\frac{1}{4}\lim_{b\to +\infty}\left(\frac{1}{e^{4b}}-1\right)\)
Теперь самый главный вопрос: если
\(b\to +\infty\), то
\(e^{4b}\to +\infty\). Так как знаменатель дроби
\(\frac{1}{e^{4b}}\) стремится в бесконечность, то к чему устремится сама дробь?
Re: Исследовать сходимость интеграла.
Добавлено: 09 окт 2014, 06:35
lecture
То дробь \(\frac{1}{e^{4b}}\rightarrow +\)∞
Смею предположить, что тогда 1/∞=0.
Соответственно -1/4 lim(b→∞)(0-1)
--------------------------------------------------------------------
Не могу в редакторе формул набрать бесконечность....
Re: Исследовать сходимость интеграла.
Добавлено: 09 окт 2014, 09:26
Алексей
lecture писал(а):То дробь \(\frac{1}{e^{4b}}\rightarrow +\)∞
Смею предположить, что тогда 1/∞=0.
Соответственно -1/4 lim(b→∞)(0-1)
--------------------------------------------------------------------
Не могу в редакторе формул набрать бесконечность....
Как-то немного противоречиво, хотя в целом мысль в верном направлении
Это не дробь
\(\frac{1}{e^{4b}}\) стремится к бесконечности, это знаменатель её, т.е.
\(e^{4b}\) стремится к бесконечности. А сама дробь, как вы верно предположили, будет стремиться к нулю. И предел тоже верно записали, только знак предела можно уже убрать:
\(-\frac{1}{4}\lim_{b\to +\infty}\left(\frac{1}{e^{4b}}-1\right)=-\frac{1}{4}\cdot\left(0-1\right)=\frac{1}{4}.\)
Мы получили конечное число, т.е. заданный интеграл
сходится.
Насчет набора знака "бесконечность": он вводится с помощью команды \infty. Например, результатом такого ввода:
будет формула
\(x\to\infty\)
Re: Исследовать сходимость интеграла.
Добавлено: 09 окт 2014, 15:41
lecture
Спасибо.