在探讨考研反常积分的例题时,我们可以从以下角度入手:
例题:已知函数 \( f(x) = \frac{1}{x} \),求其在区间 \([1, e^2]\) 上的反常积分 \( \int_1^{e^2} \frac{1}{x} \, dx \)。
解题思路:
1. 理解反常积分:反常积分是指积分区间包含无穷大或无穷小的积分。在本题中,由于 \( f(x) \) 在 \( x = 0 \) 处无定义,我们需要考虑 \( x = 0 \) 为无穷小的反常积分。
2. 计算不定积分:首先,我们计算 \( f(x) = \frac{1}{x} \) 的不定积分,得到 \( \int \frac{1}{x} \, dx = \ln|x| + C \),其中 \( C \) 为积分常数。
3. 处理反常积分:由于 \( f(x) \) 在 \( x = 0 \) 处无定义,我们不能直接在 \( x = 0 \) 处进行积分。因此,我们将积分区间分成两部分:从 \( 1 \) 到 \( e^2 \) 的正常积分,和从 \( 1 \) 到 \( 0 \) 的反常积分。
4. 计算结果:对于正常积分部分,我们有 \( \int_1^{e^2} \frac{1}{x} \, dx = \ln(e^2) - \ln(1) = 2 \)。对于反常积分部分,由于 \( \lim_{b \to 0^+} \int_b^1 \frac{1}{x} \, dx = \lim_{b \to 0^+} (\ln(1) - \ln(b)) = \infty \),这部分积分发散。
综上所述,原反常积分 \( \int_1^{e^2} \frac{1}{x} \, dx \) 发散。
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