積分學
廣義積分(improper integral)
廣義積分要求對一塊沒有邊緣的區域求總量:要麼區間一路延伸到無窮,要麼函數在內部某處衝向無窮。乍一看,對一塊無界區域求和似乎毫無希望——然而有時那塊面積雖然伸展不盡,加起來卻是一個有限的數,就像一個無限收窄的形狀仍能裝下有限的油漆。
嚴格地說,你不能把無窮直接塞進黎曼和,所以把廣義積分定義為普通定積分的極限。對無窮區間:integral from 1 to infinity f(x) dx = lim (b -> infinity) integral from 1 to b f(x) dx。對在端點 c 處爆掉的函數:積分到 c - epsilon,再令 epsilon -> 0。如果這個極限是一個有限的數,積分就收斂到它;如果極限是無窮或不存在,積分就發散。
它是否收斂,取決於函數衰減得有多快,而那條分界線出人意料地鋒利。經典的一對:integral from 1 to infinity 1/x^2 dx 收斂(它等於 1),但 integral from 1 to infinity 1/x dx 發散(它無限增大),儘管兩個被積函數都朝 0 縮小。這教訓是:一塊無界區域的總量可能有限,也可能無限,你單憑直覺分不出是哪一種——你必須取極限,親眼看看。
integral from 1 to infinity 1/x^2 dx = 1 (converges); integral from 1 to infinity 1/x dx = infinity (diverges)
同樣在縮小的形狀,命運相反——收斂與否取決於衰減的速率。
被積函數看起來在縮小並不保證收斂:1/x 衰減到 0,可它到無窮的積分卻發散;而 1/x^2 僅僅衰減得快那麼一點點,就收斂了。
又稱
另見