傅汝蘭尼積分

傅汝蘭尼積分

傅汝蘭尼積分(Frullani integral)是一種特殊的含參變數的廣義積分。傅汝蘭尼積分公式是一種常見的積分公式,在計算廣義積分時,有時可以化為Frullani積分,另外還有Euler積分、Dirichlet積分和Laplace積分等 。

基本介紹

傅汝蘭尼積分是一種特殊的含參變數的廣義積分,形如

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的廣義積分,其中f在(0,+∞)上連續。可精確計算的情形有 :

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1.當f(0+)∈R, f(x)=f(+∞)∈R時,積分值為(f(0+)-f(+∞))ln(b/a)。

2.當f(0+)∈R,且存在A≥0,使

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收斂時,積分值為f(0+)ln(b/a);

3.當f(+∞)∈R,且存在A>0,使

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收斂時,積分值為f(+∞)ln(b/a) 。

傅汝蘭尼積分的證明

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定理1 設 是定義在閉區間 的(二變數的)連續函式,讓 ,此時,下列性質成立 。

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(i)F在 上連續。

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(ii)

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(iii)偏導函式 如在D連續,則F在[a,b]可微分而且

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(以上定理的證明請參考相應文獻)

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Frullani的積分 f是 上的連續函式,若對任意的 存在,則

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稱此為Frullani的積分 。

證明對任意α

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同理

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所以

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現令 ,在D的各點(x,α)研究與它對應的實數值f(αx)/x的函式,這個函式在閉區間D是連續的。因此,根據以上定理的(i),由

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所定義的函式F在[0,1)連續。故

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這樣, 時,(1)的左邊收斂,且

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