函数黎曼可积性
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黎曼积分的定义及其性质积分是高等数学中重要的概念之一,是函数的一种重要的数值描述方式。
而黎曼积分,指的是对于有界函数在区间上的积分,它是一种基本的积分形式。
黎曼积分的定义在数学上,黎曼积分指的是对于有界函数$f(x)$在区间$[a,b]$上的积分,积分的结果为定积分,具有如下形式:$$\int_a^b f(x) dx$$其中,$a$和$b$是积分的区间,$f(x)$为在该区间上的函数。
定义中的“有界”是必须的,因为积分需要在有限的时间内得出结果。
如果函数无界,那么积分就可能无法完成。
在计算黎曼积分时,我们将积分区间$[a,b]$分成$n$个小区间,每个小区间的长度为$\Delta x_i=b-a/n$,函数在每个小区间$i$上的值为$f(x_i)$。
然后将每个小区间上的函数值乘以其对应长度$\Delta x_i$,再将所有小区间的积分结果累加起来。
这样的计算方式可以用如下公式表示:$$\int_a^b f(x) dx=\lim_{n\to\infty}\sum_{i=1}^{n}f(x_i)\Delta x_i$$其中,$x_i=a+ i(b-a)/n$为每个小区间的中心点。
黎曼积分的性质黎曼积分在数学上具有如下的性质:1.可加性:如果$f(x)$在区间$[a,b]$上可积且$g(x)$在该区间上也可积,那么$f(x)+g(x)$也在$[a,b]$上可积,并满足:$$\int_a^b (f(x)+g(x))dx=\int_a^b f(x)dx+\int_a^b g(x)dx$$2.线性性:如果$c$是一个实数,那么$c f(x)$在$[a,b]$上的积分也是可积的:$$\int_{a}^{b} c f(x) dx= c \int_{a}^{b} f(x) dx$$3.绝对值的不等式:对于任意$x\in[a,b]$,有$|f(x)|\leq M$,其中$M$是常数,那么$f(x)$在$[a,b]$上可积,并且:$$\left| \int_a^bf(x)dx\right|\leq M |b-a|$$4.单调性:如果在区间$[a,b]$上有$f(x)\leq g(x)$,那么$f(x)$在该区间上积分值不大于$g(x)$在该区间上的积分值:$$\int_a^b f(x) dx \leq \int_a^b g(x) dx$$5.反演公式:如果在区间$[a,b]$上$f(x)$的积分值为$0$,那么在该区间上,$f(x)$为0。
测度与黎曼积分的关系
测度论和黎曼积分是数学分析中重要的概念,它们之间有着密
切的关系。
首先,让我们从测度论的角度来看。
在测度论中,我们考虑的
是可测空间上的测度,即对集合赋予“大小”的概念。
测度论建立
了对集合大小的一种抽象理论,使得我们可以对更一般的集合进行
测量。
在这个框架下,黎曼可积性是一个特殊的测度性质。
具体来说,如果一个函数在有限区间上有界且仅在有限个点处有第一类间
断点,那么它是黎曼可积的。
这意味着黎曼可积性可以被看作是测
度论中集合“大小”的一个特定应用,即对函数在区间上的“大小”进行测量。
另一方面,从黎曼积分的角度来看,黎曼积分是一种对函数在
有限区间上的积分运算。
它可以被看作是对函数在给定区间上的加
权平均值,其中权重由区间的长度决定。
而测度论则提供了对一般
集合的“大小”进行测量的工具,从而为黎曼积分的推广提供了理
论基础。
实际上,Lebesgue 积分就是基于测度论的推广,它克服了
黎曼积分在处理某些特殊函数类别时的局限性,使得更多类型的函
数都可以进行积分运算。
因此,测度论和黎曼积分之间的关系可以被理解为,测度论提供了一种更一般的集合“大小”概念,而黎曼积分则是在特定区间上对函数数值的加权平均运算。
黎曼积分可以被看作是测度论的一个特例,而测度论为积分理论的发展提供了更一般的框架和理论工具。
这种关系揭示了数学分析中不同概念之间的内在联系,为我们理解和应用这些概念提供了更深入的思考和理论基础。
黎曼可积的必要条件在数学中,黎曼积分是一种广泛应用的积分方法。
然而,黎曼积分的使用必须满足一定的条件,否则积分的结果可能是不正确的。
本文将讨论黎曼可积的必要条件,以便更好地理解黎曼积分的应用。
1. 黎曼积分的定义首先,我们需要了解黎曼积分的定义。
黎曼积分是将一个函数$f(x)$在区间$[a,b]$上分成若干个小区间,然后将每个小区间内的函数值乘以该小区间的长度,最后将这些结果相加得到的一个数值。
具体来说,设$P={x_0,x_1,cdots,x_n}$是$[a,b]$的一个分割,其中$a=x_0<x_1<cdots<x_n=b$,则$f(x)$在$P$上的黎曼和为:$$S(P,f)=sum_{i=1}^n f(xi_i)(x_i-x_{i-1})$$其中$xi_iin[x_{i-1},x_i]$是$[x_{i-1},x_i]$上的任意一点。
如果当分割$P$的任意一种方式下,当其对应的黎曼和$S(P,f)$的极限存在,且与分割方式无关,则称$f(x)$在$[a,b]$上黎曼可积,其黎曼积分值为:$$int_a^b f(x)dx=lim_{|Delta|rightarrow 0}S(P,f)$$ 其中$|Delta|$表示分割$P$的最大长度。
2. 黎曼可积的必要条件了解了黎曼积分的定义后,我们来讨论黎曼可积的必要条件。
根据黎曼积分的定义,我们可以发现,当分割的数量越来越多,每个小区间的长度越来越小,黎曼和趋近于黎曼积分值。
因此,要使$f(x)$在$[a,b]$上黎曼可积,必须满足以下两个条件:(1)有限性:$f(x)$在$[a,b]$上有限。
这个条件比较显然,因为如果$f(x)$在$[a,b]$上无限大,则无法将其分割成若干个小区间进行计算。
例如,$int_0^1frac{1}{x}dx$就是一个不满足有限性的积分,因为在$x=0$处$f(x)$无限大。
(2)有界性:$f(x)$在$[a,b]$上有界。
为什么说在(0,1)中的每个有理点都是它的极大值点,每个无理点都是它的极小值点;该函数在每个有理点都不连续,在每个无理点都连续?
证明:
1)因为每个无理点都是最小值点,从而是极小值点
2)假设存在有理点x,x不是极大值点,则必有
任意小的a,R(x)在o(x,a)即x的邻域中找到点x0,使得
R(x0)>R(x).换句话说,绝对值任意小的a,存在整数r,s,使得(q/p-a)=r/s(s< p)根据分母比p小的有理数在一定的区间内只有优先个,不可能做到距离q/p 任意小,矛盾。
3)每个有理点不连续,是因为R(q/p)=1/p非0,而q/p的任意小的邻域必然包含无理点,函数值为0
4)无理点连续,是因为:任意一个无理点a,在a的任意小的邻域内含的有理点的分母必然极大。
(理由同2,小分母有理点具有区间有限性)
这个问题关键在于证明对于任意一个给定的无理数u,
那么对于任意一个给定的小正数e,存在一个u的领域(s,t)使得这个函数在此领域内取值都小于e。
我们取整数E>1/e,由于u是无理数,我们列出(0,1)中所有分母不超过E的有理数,由于是有限个,其中必然有两个h,g使得h<u<g,而且h和g之间没有分母不超过E的有理数。
于是我们取s=h,t=g,就可以知道u的领域(h,g)中所有点的这个函数的取值都不大于1/(E+1).
由此我们证明了函数在无理数点的连续性。
而证明所有有理数点都是极大值的方法完全类似
任何区间内分母不超过任意给定整数N的有理数(最简表示)都是有限的。
这个性质可以类似用来证明R(x)黎曼可��。
数学分析第五讲黎曼积分首先介绍黎曼积分的定义。
设 f(x) 是定义在闭区间 [a, b] 上的有界函数。
将 [a, b]等分成 n 个小区间,每个小区间的长度为Δx = (b- a) / n。
在每个小区间 [xᵢ₋₁, xᵢ] 上取一点ξᵢ,其中 x₀ = a,xₙ = b。
定义黎曼和 Sₙ = Σf(ξᵢ)Δx,其中Σ 表示求和。
如果当 n 趋近于无穷大时,Sₙ 的极限存在,且与闭区间 [a, b] 上的任意一个选取的点无关,那么这个极限就是 f(x) 在 [a, b] 上的黎曼积分,记作∫[a, b] f(x) dx。
下面讨论黎曼积分的性质。
首先,黎曼积分具有线性性质。
即对于两个有界函数 f(x) 和 g(x),以及任意的常数 a、b,有∫[a, b] (af(x) + bg(x)) dx = a∫[a, b] f(x) dx + b∫[a, b] g(x) dx。
其次,当f(x) 在 [a, b] 上连续时,它是可积的。
这意味着连续函数是黎曼可积的。
此外,如果 f(x) 在 [a, b] 上只有有限个间断点,则它也是可积的。
最后一个性质是介值性质,即如果 [a, b] 上的一个函数 f(x) 与另一个函数 h(x) 在除有限个点外完全相同,那么 f(x) 在 [a, b] 上的可积性与 h(x) 是相同的。
接下来是计算黎曼积分的方法。
黎曼积分的计算方法有很多种,其中一种常用的方法是分割求和法。
将[a,b]等分成n个小区间,每个小区间的长度为Δx=(b-a)/n,在每个小区间上取代表点ξᵢ,然后计算黎曼和Sₙ=Σf(ξᵢ)Δx,其中Σ表示求和。
当n趋近于无穷大时,Sₙ的极限就是f(x)在[a,b]上的黎曼积分。
此外,还可以使用变量代换法、分部积分法等方法来计算黎曼积分。
总结起来,黎曼积分是微积分中的核心概念之一、通过定义和性质可以了解黎曼积分的基本特点。
在计算方法上,可以使用分割求和法、变量代换法、分部积分法等方法来计算黎曼积分。
实变函数中的黎曼斯蒂尔杰斯积分理论在实变函数中,黎曼斯蒂尔杰斯积分理论是一个重要的概念。
黎曼斯蒂尔杰斯积分理论的引入使得我们能够更加深入地研究实变函数的性质和特点。
本文将着重介绍黎曼斯蒂尔杰斯积分理论的基本概念和性质。
一、黎曼斯蒂尔杰斯积分理论的基本概念黎曼斯蒂尔杰斯积分理论是实变函数中的一个重要概念,它是黎曼积分和斯蒂尔杰斯积分的结合体。
黎曼斯蒂尔杰斯积分理论的引入主要是为了解决一些特殊函数的积分问题,使得我们能够更加方便地进行积分计算。
在黎曼斯蒂尔杰斯积分理论中,函数的积分和定积分的定义基本保持不变。
对于实变函数f(x),其在区间[a, b]上的黎曼斯蒂尔杰斯积分可表示为:∫[a,b] f(x) dγ,其中dγ 表示黎曼斯蒂尔杰斯积分中的积分变量。
二、黎曼斯蒂尔杰斯积分理论的性质1. 可积性:黎曼斯蒂尔杰斯积分理论保持了函数可积的性质。
如果函数f(x)在区间[a, b]上满足黎曼可积条件,则其在该区间上的黎曼斯蒂尔杰斯积分存在。
2. 线性性:黎曼斯蒂尔杰斯积分理论满足线性性质。
即对于实数a、b和函数f(x)、g(x),有:∫[a,b] (af(x) + bg(x)) dγ = a∫[a,b] f(x) dγ + b∫[a,b] g(x) dγ.3. 积分的范围可加性:黎曼斯蒂尔杰斯积分理论中的积分范围可加。
即对于区间[a, c],在该区间上的黎曼斯蒂尔杰斯积分等于在区间[a, b]和区间[b, c]上的黎曼斯蒂尔杰斯积分之和。
4. 积分的有界性:黎曼斯蒂尔杰斯积分理论中的积分结果是有界的。
如果函数f(x)在区间[a, b]上有界,则其在该区间上的黎曼斯蒂尔杰斯积分也是有界的。
5. 积分的可加性:如果函数f(x)在区间[a, b]上可积,则其在该区间上的黎曼斯蒂尔杰斯积分等于在该区间上的黎曼积分和斯蒂尔杰斯积分之和。
三、黎曼斯蒂尔杰斯积分理论的应用黎曼斯蒂尔杰斯积分理论在实变函数的研究中具有广泛的应用。
黎曼积分的概念和性质黎曼积分是微积分学中最基本的概念之一,也是函数学习的主要内容之一。
黎曼积分的概念和性质是非常重要的,它在自然科学及工程技术领域中得到广泛应用。
一、概念黎曼积分是在分段形曲线下计算小矩形面积的图形方式,也就是使用分段方式将曲线分割成小矩形,计算出每个小矩形的面积,再将每个小矩形的面积相加得到整个曲线下的积分值。
简单来说,黎曼积分就是通过计算曲线下的面积来求解函数的积分。
例如,一个曲线为$y=f(x)$,在$[a,b]$区间内,曲线下的面积为$$\int_{a}^{b}f(x)\mathrm{d}x$$它是一个标量,表示曲线下面积的量。
二、性质1. 积分的唯一性如果$f(x)$在$[a,b]$上有界,则黎曼积分必然存在,并且是唯一的。
虽然分段的方式可以不同,但是最终的积分值是唯一的。
换句话说,如果有两种分段方式,它们所得到的积分值相同,那么这个积分值就是黎曼积分的结果。
2. 积分的可加性如果$f(x)$在$[a,b]$上有界,$c\in[a,b]$,则有:$$\int_{a}^{b}f(x)\mathrm{d}x=\int_{a}^{c}f(x)\mathrm{d}x+\in t_{c}^{b}f(x)\mathrm{d}x$$这表明,对于两个小区间$[a,c]$和$[c,b]$上的积分值,它们的和与整个$[a,b]$区间上积分值相等。
这个性质也说明了黎曼积分在计算中可以分段求解。
3. 积分的线性性如果$f(x)$和$g(x)$在$[a,b]$上有界,$c_1$和$c_2$是任意实数,则有:$$\int_{a}^{b}(c_{1}f(x)+c_{2}g(x))\mathrm{d}x=c_{1}\int_{a}^{b}f(x)\mathrm{d}x+c_{2}\int_{a}^{b}g(x)\mathrm{d}x$$这个性质表明,在计算积分时,可以将函数中的系数提取到上面来,再将它们相加进行计算。
实变函数的可积性与积分的应用在数学中,实变函数是研究实数域上的函数的一门学科。
实变函数的可积性是指函数在某个区间上是否满足黎曼可积的性质。
黎曼可积是指函数在有限闭区间上的积分存在且有限。
本文将探讨实变函数的可积性以及积分在实际应用中的作用。
一、实变函数的可积性1. 可积函数的定义对于一个实变函数f(x),如果存在一个有限值I,使得对于任意给定的ε>0,存在一个δ>0,当区间[a,b]的划分P满足P的每个子区间的长度小于δ时,对应的黎曼和S(f,P)满足|S(f,P)-I|<ε,那么称函数f(x)在区间[a,b]上是可积的。
2. 可积函数的性质可积函数具有以下性质:(1)有界性:可积函数在有限闭区间上必定是有界的。
(2)可积性的传递性:如果函数f(x)在区间[a,b]上是可积的,而在区间[b,c]上也是可积的,那么在区间[a,c]上也是可积的。
(3)可积函数的和与积:如果函数f(x)和g(x)在区间[a,b]上是可积的,那么它们的和f(x)+g(x)和积f(x)g(x)在区间[a,b]上也是可积的。
二、积分在实际应用中的作用1. 几何应用积分在几何学中有着广泛的应用。
例如,通过计算曲线下的面积可以求解很多几何问题。
以一个简单的例子来说明,假设有一个曲线y=f(x),我们想计算曲线与x轴之间的面积。
我们可以将曲线下的区域划分为无数个矩形,然后对每个矩形的面积进行求和,最后取极限得到曲线下的面积。
这个过程就是对函数f(x)进行积分的过程。
2. 物理应用积分在物理学中也有着重要的应用。
例如,计算物体的质量可以通过对密度函数进行积分来实现。
假设物体的密度是一个实变函数ρ(x),我们可以将物体划分为无数个小体积,然后对每个小体积的质量进行求和,最后取极限得到整个物体的质量。
这个过程也是对函数ρ(x)进行积分的过程。
3. 统计学应用积分在统计学中也有着重要的应用。
例如,在概率密度函数中,积分可以用来计算某个随机变量落在某个区间内的概率。
可积函数的定义及其性质在数学分析中,可积函数是一种广泛应用的概念。
可积函数是指存在一种定积分的值,这个定积分值可以解释为该函数所表示的区域的面积。
定义可积函数通常需要许多严谨的数学工具和技巧,同时也需要深入理解函数性质的基础知识。
一、可积函数的定义可积函数的定义通常涉及到黎曼积分和勒贝格积分两种方法。
在黎曼积分的定义中,一个函数在一个区间上是可积的,如果它满足下面的条件:1. 在这个区间上,函数是有界的。
2. 在这个区间上,函数是连续的几乎所有点。
3. 在这个区间上,函数的划分逐渐变得更小,对应的曲线的面积也逐渐变小。
4. 对于这个区间上任何一个数值,我们都可以找到一个足够细致的划分,满足曲线的面积可以被计算出来。
在勒贝格积分的定义中,一个函数在一个区间上是可积的,如果它满足下面的条件:1. 在这个区间上,函数是有界的。
2. 在这个区间上,函数的任何小区间内的变化都不会太大。
3. 对于这个区间上任何一个数值,我们都可以找到一个足够细致的划分,满足曲线的面积可以被计算出来。
二、可积函数的性质可积函数具有许多有趣的性质,这些性质非常重要,可以极大地推广我们的数学理论和工具。
1. 可积函数的和仍然是可积的。
2. 可积函数的积仍然是可积的。
3. 可积函数的积可以通过一定的数学转换,转化为两个可积函数之和,方便我们进行计算和推理。
4. 可积函数满足交换律和分配律,这些性质有助于我们利用函数的特殊性质简化数学分析中的运算。
5. 可积函数与可积函数的和的积,可以表示为两个单独的积,这个性质方便我们进行分离变量和分离函数进行计算。
6. 可积函数具有一定的对称性,这个性质对我们理解积分的性质以及函数的几何形状有很大的帮助。
7. 可积函数与函数的其他性质有一定的联系,如连续性、可导性,有限增长性以及渐进行为等等。
以上性质中,有一些性质对于函数的进一步分析和计算具有重要意义。
在实际应用过程中,我们可以针对不同的函数特征和问题,选择不同的数学工具和技巧,更加深入地理解和应用可积函数的性质。
黎曼积分定理黎曼积分定理是微积分中的重要定理之一,用于描述定积分的计算方法。
它于19世纪由德国数学家黎曼提出,被广泛应用于实际问题的解决。
黎曼积分定理的核心思想是将一个函数分割成无穷小的小块,并对每一小块进行求和。
具体地说,对于一个定义在闭区间[a,b]上的函数f(x),黎曼积分定理可以将其积分表示为以下形式的极限:∫[a,b] f(x) dx = lim(n→∞) Σ_(i=1)^(n) f(x_i) Δx其中,Σ表示求和,n表示分割的段数,x_i表示每个小块的中点,Δx表示每个小块的宽度。
当n趋向于无穷大时,黎曼积分定理保证了这个和的极限存在,并且是唯一的。
这个极限就是函数f(x)在闭区间[a,b]上的定积分。
黎曼积分定理的证明涉及到对函数f(x)进行极限的推导和证明。
基本思路是将闭区间[a,b]划分成若干个子区间,然后分别对每个子区间的函数进行求和。
通过逐步缩小子区间的宽度,可以证明这个求和的极限存在,并且与划分的方式无关。
这个极限就是函数f(x)在闭区间[a,b]上的定积分。
黎曼积分定理在实际应用中发挥着重要作用。
它可以用来计算曲线下的面积、求解物理问题中的积分方程以及描述概率分布函数等。
在工程、物理、经济等领域,往往需要对函数在一定范围内的变化进行求和和分析,黎曼积分定理为这种计算提供了基础。
然而,黎曼积分定理也存在一定的局限性。
首先,它只适用于有界函数,不能用于无界函数的积分计算。
其次,黎曼积分定理要求函数在闭区间上满足一定的可积性条件,即函数在有限段上的振幅有界。
对于不连续函数或者具有无穷间断点的函数,黎曼积分定理并不适用。
综上所述,黎曼积分定理是微积分中非常重要的定理之一,用于描述定积分的计算方法。
它通过将函数分割成小块并进行求和,求得了函数在闭区间上的定积分。
黎曼积分定理在实际应用中广泛应用于各个领域,但也存在一定的局限性。
对于不连续函数或者无界函数的积分计算,需要使用其他的积分方法。
黎曼积分存在的充要条件黎曼积分存在的充要条件是:1. 函数有界性:如果函数 f(x) 在闭区间 [a, b] 上是有界的,即存在一个正实数 M 使得对于该区间内的任意 x,都有|f(x)| ≤ M,那么 f(x) 在 [a, b] 上黎曼可积。
2. 函数的间断点有限性:如果函数 f(x) 在闭区间 [a, b] 上只有有限个间断点,即在这些点上函数值可能不存在或者有间断,但是除此之外是连续的,那么 f(x) 在 [a, b] 上黎曼可积。
3. 函数的振幅可积性:如果函数 f(x) 在闭区间 [a, b] 上的振幅 R(f) 定义为 R(f) = sup{|f(x) - f(y)| | a ≤ x, y ≤ b},若R(f) = 0,即函数的振幅为零,那么 f(x) 在 [a, b] 上黎曼可积。
4. 函数的有限分割性:如果函数 f(x) 在闭区间 [a, b] 上任意给定一个正实数ε,都存在一个正实数δ,当任意一种分割方式Δ = {x0,x1,x2,...,xn} 使得其中任意两个相邻区间的长度都小于δ 时,对应的在每个子区间内选取的任意一点ξi,都满足|S(Δ, ξ) - I| < ε,其中S(Δ, ξ) 是黎曼和,I 是积分的值,那么 f(x)在 [a, b] 上黎曼可积。
以上是黎曼积分存在的充要条件。
这些条件在实际问题中具有重要的应用价值。
在进行黎曼积分时,我们需要首先判断函数是否满足上述条件,如果满足,便可以确定存在黎曼积分。
黎曼积分的存在性保证了我们可以对函数在闭区间上的面积进行合理的计算。
黎曼积分的概念是数学中非常重要的一部分,广泛应用于物理、经济学、工程等领域的实际问题中。
对于一些特殊函数,我们可以通过研究其连续性、有界性、间断点和振幅来确定其是否满足黎曼可积的条件。
这些条件为我们提供了判断和计算黎曼积分的基本工具。
总之,黎曼积分存在的充要条件是函数在闭区间上的有界性、有限间断点、振幅可积性以及有限分割性。
复合函数黎曼可积性的讨论
郑雄军
【期刊名称】《高等数学研究》
【年(卷),期】2024(27)1
【摘要】本文利用有界函数黎曼可积的充要条件讨论了某些复合函数的黎曼可积性,给出了外函数黎曼可积,内函数连续,复合函数不一定黎曼可积的例子.
【总页数】3页(P3-4)
【作者】郑雄军
【作者单位】江西师范大学数学与统计学院
【正文语种】中文
【中图分类】O171
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函数可积的必要条件一、引言函数可积是数学中一个重要的概念,它是指在给定区间上,函数的积分存在且有限。
函数可积的必要条件是指在什么情况下,一个函数才能被称为可积函数。
本文将详细介绍函数可积的必要条件。
二、Riemann和Riemann和是计算区间上函数积分的一种方法,它将区间分成若干个小区间,并在每个小区间内取一个样本点,然后用这些样本点来计算每个小区间内函数值的平均数。
最后将这些平均数相加即可得到整个区间上的积分值。
三、Darboux和Darboux和也是计算区间上函数积分的一种方法,它与Riemann和类似,但是在每个小区间内取样本点时采用了不同的策略。
具体来说,在每个小区间内,Darboux和选择了最大值和最小值作为样本点,并用它们来计算该小区间内函数值的平均数。
四、黎曼可积根据黎曼可积定理,如果一个函数在给定区间上连续,则它必然是可积的。
此外,在某些情况下,非连续但有界的函数也可以是可积的。
这是因为在这种情况下,函数的振幅是有限的,因此可以通过将区间分成若干个小区间,并在每个小区间内取样本点来计算函数的积分。
五、必要条件除了上述情况外,一个函数是否可积还需要满足一些必要条件。
具体来说,以下条件是必要的:1. 有界性:一个函数在给定区间上必须是有界的,即它的值不能无限制地增加或减少。
2. 非奇异性:一个函数在给定区间上必须是非奇异的,即它不能存在任何不连续点或跳跃点。
3. 可数多个分点:如果一个函数在给定区间内存在有限个分点,则它一定是可积的。
但如果存在无限多个分点,则需要进一步判断。
4. 柯西主值:如果一个函数在给定区间内存在某些无穷大或无穷小值,则需要用柯西主值来计算其积分。
六、总结通过以上介绍,我们可以看出函数可积的必要条件非常严格。
只有满足这些条件才能保证一个函数在给定区间上是可积的。
因此,在计算函数积分时,我们需要仔细检查所选取的函数是否满足这些条件。
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- 黎曼积分通过将函数的值乘以区间的长度并求和来近似曲线下的面积。
函数黎曼可积性深究
罗俊逸
以下的“可积”皆指“黎曼可积”。
定义1:称有界函数f 为[a,b]上的次级离散函数(简称次离散函数), 若:1、f 仅有有限个间断点;
或:2、f 有无限个间断点,所有这些间断点仅有有限个聚点。
定义2:在闭区间[a,b]上,连续函数与次离散函数统称次级函数。
定义3:称有界函数f 为[a,b]上的超级离散函数(简称超离散函数),若f 有无限个间断点且它们有无限个聚点。
性质:[a,b]上的任何有界离散函数,要么是次离散函数,要么是超离散函数。
(这是显然的)
根据定义和性质,[a,b]上的所有有界函数的集合关系如下:
定理1:所有次级函数可积。
推论1:若f 为[a,b]上的连续函数,则f 在[a,b]上可积。
推论2:若f 是[a,b]上只有有限个间断点的有界函数,则f 在[a,b]上可积。
定义4:设f 为[a,b]上的超离散函数,若存在[a,b]上的次级函数g ,任取I ∈
[a,b],g 在I 上有f 上的无穷个点,则称f 在[a,b]上可聚,g 称为f 的聚集函数(简称聚函数)。
定理2(可聚性定理):任何超离散函数f 可聚,即f 至少有一个聚函数。
定理3:超离散函数f 可积的充要条件....
是:f 唯一可聚,即f 仅有唯一的聚函数。
定理4:设f 是定义在[a,b]上的可积超离散函数,其聚函数是g , 则:=
连续函数 次级离散函数 超级离散函数 次级函数 离散函数
补充:
为方便叙述,笔者自做了些定义,若有冒犯前辈的文献,请谅解。
本文的主要思想是函数的划归,点有聚点,函数也可有聚函数。