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反常积分四个常用公式

反常积分四个常用公式

反常积分是积分学中的一个重要概念,它是对普通定积分的推广,用于处理含有无穷上限或下限的积分,或者被积函数含有瑕点的积分。以下是四个常用的反常积分公式

1. 高斯积分公式:

$$I = \\int_{-\\infty}^{+\\infty} e^{-x^2} dx = \\sqrt{\\pi}$$

这个积分也被称为高斯积分,其结果是π的平方根。

2. 积分的平方公式:

$$I^2 = \\left( \\int_{-\\infty}^{+\\infty} e^{-x^2} dx \\right) \\left( \\int_{-\\infty}^{+\\infty} e^{-y^2} dy \\right) = \\int_{-\\infty}^{+\\infty} \\int_{-\\infty}^{+\\infty} e^{-(x^2 + y^2)} dx dy$$

通过极坐标变换,可以进一步计算出该积分的结果为π。

3. 积分的乘法公式:

$$\\left( \\int_{0}^{+\\infty} \\frac{\\sin bx - \\sin ax}{x} e^{-px} dx \\right) = \\arctan\\frac{b}{p} - \\arctan\\frac{a}{p}$$

这个公式用于计算特定形式的反常积分,其中p > 0,b > a。

4. 积分的万能公式:

对于任意的反常积分,包括瑕积分和无穷区间的反常积分,都可以化为以下形式:

$$\\int_{}^{} \\frac{1}{x^{\\alpha} \\ln^{\\beta} x} dx$$

当x趋近于0时,根据α和β的不同取值,可以判断该积分的敛散性。

这些公式在高等数学和物理学中有着广泛的应用。需要注意的是,反常积分的敛散性判别通常需要根据具体的积分形式来判断,有时可能需要使用比较审敛法、极限比较法等方法。

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