可積函式類

函式可積的條件是定積分能否計算的一個重要條件,根據可積的充要條件,可以得出一元函式和二元函式的幾類函式是可積的。

一元可積函式

可積的條件

(1)可積的必要條件

可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類

如果函式 在閉區間 上可積,則 是 上的有界函式。

(2)有界函式可積的充分必要條件

可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類

①上和、下和的定義 設 是閉區間 上的有界函式,T是 的一個分割,記

可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類

則稱和數

可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類

分別是 在 上對應於分割T的上和和下和,或稱為達布上和與達布下和,分別記為 與 。

② 有界函式可積的充分必要條件

可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類

設 是閉區間 上的有界函式,則下述條件都是 在 上可積的充分必要條件:

可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類

對任意 ,存在 的一個分割T,使得

可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類

對任意 ,存在 的一個分割T,使得

可積函式類 可積函式類
可積函式類 可積函式類

其中 。

一元可積函式類

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(1)在閉區間 上的連續函式 在上可積。

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(2)在閉區間 上只有有限個間斷點的有界函式在 上可積。

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(3)在閉區間上單調的函式在 上可積。

可積函式類 可積函式類
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(4)如果函式是 上的有界函式,並且它的間斷點所構成的集合只有有限個聚點,則 在 上可積。

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(5)如果函式是上的有界函式,並且對於任意 ,總可找出總長不超過 的有限個開區間,把 的全部間斷點覆蓋住,則 在 上可積。

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(6)在 上可積函式的和、差、乘積仍可積。

證明黎曼函式

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在區間 上可積。

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任給 ,在 上使得 的有理點 只有有限個,設它們為 。現對 作分割 ,使 ,並把T中所有小區間分為 和 兩類。其中 為含有 中點的所有小區間,這類小區間的個數 (當所有 恰好都是T的分割點時才有 );而 為 中所有其餘不含 中點的小區間。由於 在 上的振幅 ,於是

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而在上的振幅,於是

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把這兩部分結合起來,便證得

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即在上可積。

二元可積函式

可積的條件

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(1)函式在上可積的必要條件是:在上有界。

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(2)函式在上的可積的充分必要條件是:對於任意,存在一個分割T,使得

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其中是在上的振幅(即上、下確界之差)。

二元可積函式類

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(1)在上連續的二元函式在上可積。

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(2)如果函式在上有界,並且它們的間斷點落在有限光滑曲線段上,則在上可積。

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