Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Higher_Mathematics_Part_2

.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
9.73 Mб
Скачать

π 2

 

 

 

 

 

 

 

tg

 

x

 

= t,

 

 

x = 2 arctg t,

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

x

 

0

 

 

0

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

2dt

 

 

 

cos x =

1t2

 

 

 

 

 

2

 

=

 

2 + cos x

 

dx =

 

 

 

,

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ t2

 

 

 

 

 

 

 

1+ t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 (1+ t 2 )

2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

dt

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

1

 

2

 

 

1

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

=

 

 

 

arctg

 

 

 

 

=

 

arctg

=

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 3

+ t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

3 3 3

 

 

 

 

 

 

ln 5

e x

xe x 1 dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

e

+ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Let e x 1 = t , the limits of integration with respect to t are: when

x = 0 we have α =

 

e0 1 = 0 and when x = ln5 t = β =

 

eln 5 1 = 2 .

Evaluate

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2tdt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e x

= t 2 + 1 , e x dx = 2tdt ,

 

dx =

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln 5

 

 

 

 

 

 

 

2

 

(t

2 + 1) t

 

 

2tdt

 

 

2

 

t 2

 

 

 

 

 

2

t 2 +

4

4

 

e x xe x 1dx =

 

 

 

 

= 2

 

 

dt = 2

dt =

 

 

 

2

 

2

t

2

 

 

 

2

+ 4

0

e

+ 3

 

 

 

0

 

 

t

+ 4 t

+ 1

 

0

 

+ 4

 

 

 

 

 

0

t

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

2 = 4 − π .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2(1

 

 

)dt = 2(t 2 arctg

 

)

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

t

 

+ 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In Problems 11 to 13 apply integration by parts.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Evaluate I = 4 ln x dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

Solution. We try

 

u = ln x and dv = dx . Then du =

 

and

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

4

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

4

 

v = x

2 dx = 2x 2 . Thus I = 2

x ln x

2

 

x

 

 

 

 

 

1

 

 

x = 4 ln 4 4

x 1 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=4ln4 8 + 4 = 4(ln4 1).

π

12. 2 x 2 sin xdx .

0

151

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Solution. Apply integration by parts twice:

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x 2 sin xdx =

 

u = x 2 ,

dv = sin xdx,

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du = 2xdx,

v

= − cos x

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

u = x, dv = cos xdx,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= − x 2 cos x

 

2

+ 2

x cos xdx = 2x cos xdx =

=

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

du = dx, v = sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

2

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

= 2x sin x

 

 

2

sin xdx = π + 2 cos x

 

 

= π − 2 .

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

π

13. 2 sin n xdx ( n is a natural number).

0

 

 

 

 

 

 

 

Solution.

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J n =

2 sin n

xdx =

u = sinn1 x,

dv

= sin xdx,

=

 

 

du = (n 1)sinn2 xcos xdx,

v

= − cos x

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

π

2

 

 

 

 

 

 

= − cos x sin n1 x

 

2

+ (n 1)cos2 x sin n2 xdx =

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

π

 

= (n 1)2

(1sin 2 x) sin n2 xdx = (n 1)2 sin n2 xdx (n 1)2 sin n xdx .

Thereby 0

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

J n = (n 1)J n2 (n 1)J n .

 

 

Thereafter

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J n =

J n2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

If n = 2k 1 is an odd number, we get a recursion formula. Recall that

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

π

 

 

 

 

J1 = sin xdx = − cos x

 

 

= 1 .

 

 

 

2

 

Then

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

(2k 2)!!

 

 

 

(2k 2)(2k 4)4 2

( k N ).

J 2k 1

=

=

 

(2k 1)!!

 

 

(2k 1)(2k 3)5 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

152

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

If n = 2k

is an even number and recalling that

J 0 =

 

 

dx =

π

, we get a

0

 

recursion formula

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J 2k

=

(2k 1)!!

 

π

=

(2k 1)(2k 3)3 1

 

 

π

( k N ) .

(2k)!!

 

2

(2k)(2k 2)4 2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.6 Exercises for class and homework

Evaluate the given definite integrals.

 

16

 

x 4 dx .

 

1.

 

 

 

1

 

x + 2

 

 

 

 

 

π 2

 

 

dx

 

 

 

 

4.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

2 cos x + 3

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

x

 

 

 

 

 

 

7.

 

 

 

dx .

 

 

1

 

x +

1

 

 

 

 

 

 

ln14

e

x

 

e

x

5

 

10.

 

 

 

dx .

 

 

e

x

+ 1

 

 

ln 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

13.

a 2 x 2 dx .

 

 

0

 

 

 

3

dx

 

16.

.

x x 2 + 5x + 1

 

1

 

e2

19. ln(x + 2)dx .

0

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

x

 

 

x 2 + 1dx .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

sin

1

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

 

 

 

x

dx .

 

 

 

x

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

1+xx dx .

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln 2

 

 

 

 

 

 

11.

 

 

 

 

 

 

 

1e2x dx .

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

dx

 

14.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x5

 

 

 

x 2 1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17. xex dx .

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

 

3

 

xdx

 

.

 

 

2

 

 

 

 

π sin

 

 

 

x

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

dx

 

3.

.

 

 

1

x 1ln 2 x

 

2

dx

 

6.

.

x(x + 1)

 

1

 

 

 

 

 

14

x

 

9.

dx .

 

2

2 + x

 

1

12. x 2 1x 2 dx .

0

2

15. dx .

1 x + x3

π

18. 4 x cos 2xdx .

0

e

21. ln 2 xdx ;

1

153

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Answers

1. 12.

2. 26 .

3.

 

π

. 4.

2 arctg

1

.

5. 1.

 

6. ln

4

. 7. 3.

 

8.

2

π

.

9.

88 .

 

 

3

 

 

 

2

 

 

5

πa 2

5

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

11.

3

+ ln(2

3) .

 

 

12.

π

. 13.

.

14.

1

(π +

7 3

8) .

15.

1

ln

8

.

16. ln

7 + 2 7

.

2

 

 

16

4

32

2

 

2

5

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.12/ e . 18.

π

1

. 19. 2 2ln 2 . 20.

 

π

(9 4

3)+

1

ln

3

. 21. e 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

4

 

36

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.6

 

Individual test problems

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Use the substitution to evaluate the integrals.

293 (x 2)2

1.3 3 + 3 (x 2)2 dx .

8

 

x + 1 + 1 dx .

4.

 

3

 

x + 1 1

 

 

 

ln 5

e x

xe x 1 dx .

7.

 

0

 

e

+ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

dx

 

 

 

 

 

10.

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

0

1 +

2x + 1

0.5ln 2

e x dx

13.

 

 

 

 

 

 

 

.

 

x

 

 

x

 

 

0

e

+ e

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

dx

 

 

 

16.

 

 

.

 

 

 

 

0

x +1 +

 

(x +1)3

5

 

x2 dx

 

 

 

19.

 

.

2

(x 1)

 

x 1

ln 2

dx

 

 

 

22.

 

.

 

 

 

 

0

e x

1 + e2x

e3

ln xdx

 

 

 

25.

 

.

 

 

 

2

 

e

2 x(1 ln

 

x)

 

 

 

 

 

 

 

 

13

(3x + 1)dx .

28.

0

2x + 1

 

 

 

ln 2

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

e

x

(3

+ e

x

)

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2x +

 

3x + 1

ln 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

 

 

e x

1dx .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 / 3

 

 

xdx .

 

 

 

11.

 

 

 

 

 

 

2 / 3

 

 

3x + 2

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

14.

 

 

 

 

 

.

 

 

+

3

x + 1

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

xdx .

 

 

 

 

 

17.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

3x +

1

 

 

 

 

 

 

 

π / 2

 

cos xdx .

20.

 

 

 

 

0

4 +

sin x

 

e3

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

23.

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x

 

1 + ln x

 

 

 

 

 

 

26

 

x3dx

 

 

 

26.

 

 

 

 

 

.

 

 

(1 + x

2

)

2 / 3

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln12

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

29.

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

4 + e x

 

 

 

ln 5

 

 

 

 

 

 

 

154

 

 

 

 

 

 

 

 

8

xdx .

3.

3

x + 1

 

2 ln 2

 

dx

 

 

 

6.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

e

x

 

 

ln 2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

xdx .

9.

 

 

0

 

x + 4

 

 

 

 

ln 3

 

 

dx

 

 

 

12.

 

 

 

 

.

e

x

e

x

 

ln 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

x2 dx

 

 

 

15.

 

.

 

4

 

0

(1 + x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

x2 dx

18..7 3

0 9 + x

 

0

x

 

21.

1 e

dx .

x

 

ln 3

1 + e

 

 

 

 

 

 

ln 3

dx

 

24.

.

1 + e x

 

ln 2

 

 

9

xdx .

 

27.

 

 

4

x 1

 

 

1

xdx .

30.

 

1

5 4x

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Topic 7. Improper integrals

Improper integrals: integral of integration unbounded and integrand unbounded. Definitions and evaluation. Convergent and divergent improper integrals.

Literature: [1, section 8], [3, term 7, § 2], [6, section 9, п. 9.4], [7, section 11, § 7], [9, § 40].

Т.7

Main concepts

7.1. Improper integrals: integral of integration unbounded

There is the first type of improper integral. Suppose f(x) is continuous and nonnegative for a x <∞ (see fig. 2.2).

We know that integral b

f (x)dx is the area of

у

 

 

 

the region between

 

a

 

and the

 

 

 

 

the curve y = f(x)

 

у=f(x)

x-axis from x = a to x = b. As b ∞, we may

 

 

 

 

 

think of blim→∞ b

f (x)dx

as the area of the unbounded

 

 

 

 

 

 

 

 

О

а

b х

a

shaded

in fig. 2.2. This

limit is

region that is

 

Fig. 2.2

abbreviated by

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx ,

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

called the first type of improper integral. If this limit exists,

f (x)dx

is said to

a

be convergent or to converge to that limit. In this case the unbounded region is

considered to have a finite area, and this area is represented by f (x)dx . If the

0

limit does not exist, the improper integral is said to be divergent and the region does not have a finite area.

We can remove the restriction that f(x) ≥ 0. In general, the improper integral

f (x)dx is defined by

0

A

f (x)dx = Alim→ ∞ f (x)dx .

a

a

 

155

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

b

Other forms of improper integrals are f (x)dx and

f (x)dx . In each of

−∞

−∞

three forms of improper integrals, the interval over which the integral is evaluated has infinite length.

The improper integral

b

f (x)dx is defined by

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

f (x)dx

= lim b

f (x)dx .

 

 

 

 

 

 

 

B →− ∞

 

 

 

 

 

−∞

 

 

B

 

 

If this limit exists,

b

f (x)dx

is

said to

be convergent. Otherwise, it is

divergent.

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx is defined in erms:

The improper integral

f

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

A

 

f (x)dx =

lim

 

f (x)dx + lim

f (x)dx ,

 

 

 

 

B→−∞

 

A→∞

 

−∞

 

 

 

 

 

B

 

c

 

where c is the real number.

If both integrals on the right side are convergent, then f (x)dx is said to be

−∞

convergent. Otherwise, it is divergent.

7.2. Improper integrals: integrand unbounded

There is a second type of improper integral, in which the function is unbounded in the interval [a, b] If the function f(x) becomes arbitrarily large in the interval [a, b], then it is possible to have arbitrarily large approximating sums

n

f (ξi ) xi no matter how fine the partition may be by choosing a ζ1 that

i=1

makes f(ζ1) large.

Let f(x) be continuous at every number in [a, b] except a, and become

b

arbitrarily large for values in (a, b). If lim f (x)dx exists, the function f(x) is

ε→0 a

said to have a convergent improper integral from a to b. The value of the limit is

b

 

b

denoted f (x)dx . If

ε→lim0

f (x)dx does not exist, the function f(x) is said to

a

 

a

have a divergent improper integral from a to b; in brief b f (x)dx is not defined.

a

156

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

In a similar

manner, if f(x) is unbounded only near b (fig. 2.3), define

b

b − ε

f (x)dx as limε→0

f (x)dx .

a

a

It may happen that a function behaves well everywhere in the interval [a, b]

except at the number c, distinct from a to b (fig. 2.4), where it may be infinite. In

that case b

f (x)dx makes

no sense. In

such a

case consider c

f (x)dx and

 

a

 

 

 

 

 

 

a

 

b

f (x)dx . If both exist, then the integral

b

f (x)dx

is said to be convergent and

c

 

 

 

 

 

a

 

 

 

have the value c

f (x)dx +

b

f (x)dx . More generally, if a function f(x) has an

 

 

a

 

c

 

 

 

 

 

infinite range of values as well as a point where it becomes infinite, break the entire integral into the sum of the integrals each of which has only one of the two basic “troubles”, either an infinite range or an endpoint where the function is

 

 

 

 

 

 

 

 

infinite. For

 

instance,

the

improper integral

1

dx is troublesome for four

 

x4

 

 

1

 

 

 

1

−∞

reasons: lim

= ∞ ,

lim

= ∞ , and the range extends infinitely to the left

 

 

x4

x0

0 x4

 

x0

+ 0

 

 

 

and also to the right. To treat the integral, write it as the sum of four improper integrals of the two basic types:

1

0

1

dxx4 =

dxx4 + dxx4 + dxx4 + dxx4 .

− ∞

− ∞

1

0

1

у

 

 

у

 

 

 

 

 

у=f(x)

 

 

у=f(x)

 

О а

 

b–ε b х

 

 

b х

 

 

 

 

О а c–ε c c+δ

 

 

Fig. 2.3

 

Fig. 2.4

dx

All four of the integrals on the right have to be convergent for x4 to be

dx

convergent. As a matter of fact, only the first and last are. So x4 is divergent.

157

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Just as substitution in a definite integral is valid as long as the same substitution is applied to the limits of integration, substitution in improper integrals is also permissible.

Т.7 Typical problems

In exercises 1 and 2 determine whether the improper integrals are convergent or divergent. Evaluate the convergent ones.

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. By definition

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

A

dx

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

=

lim arctg x

=

 

 

 

1 + x

2

1+ x

2

 

 

1

 

A→∞

1

 

 

A→∞

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim (arctg A arctg1) =

π

π

=

 

π

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Therefore,

 

dx

 

converges to

 

π

and the area in question is

 

π

.

1+ x2

 

 

4

 

 

4

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution.

dx

= lim

dx

= lim ln

 

x

 

 

 

=

lim ln

 

A

 

=∞ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x

A→∞

1 x

 

A→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

A→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Therefore, the given integral is divergent.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Examine the improper integral

 

 

 

for all p .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. By example 2 if

 

 

 

1

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p = 1 the integral is divergent. If p 1 , then

 

 

dx

 

 

 

A

dx

 

 

 

 

x

p+1

 

A

 

 

 

A

p+1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

=

 

 

 

p

 

p

p + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p 1

 

1

x

A→∞

1

 

x

 

A→∞

 

1

A→∞ p + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

,

 

 

if

p > 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

p 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

if

p < 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In exercises 4—5 determine whether the improper integrals are convergent or divergent. Evaluate the convergent ones.

158

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

6x

+ 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. The substitution x – 3 = t transforms the integral to

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By definition

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

a

dt

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

a

dt

 

 

 

B

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

+

 

 

 

 

=

lim

 

 

+ lim

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

1

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞ t

 

 

+

1

−∞ t

+

a t

 

+ 1

 

 

A→−∞ A t

+ 1

 

B→∞ a t

+ 1

 

 

 

where a is any number.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Thus:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

arctg t

 

a

= arctg a

 

 

 

 

 

arctg A = arctg a +

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

lim

;

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

A→−∞ A

t

 

+1

 

A→−∞

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

A→−∞

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Next consider

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

= lim arctg t

=

arctg a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hence

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B→∞ a t

+

1

 

 

B→∞

 

 

 

a

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= π , namely

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

is convergent and equals π.

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞ t

 

 

 

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞ x

 

 

 

6x +

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

 

ln x

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln x dx

 

 

 

 

 

A ln xd (ln x) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution.

 

 

 

= lim

lim

ln 2 x

 

 

A

= .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

A→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A→∞

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Therefore, the given integral is divergent.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In Exercises 6 to 8 examine the improper integral.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

cos x

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. The integrand

 

 

is the alternative function if x 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As

is

generally known

 

cos x

 

1 ,

 

then

 

 

 

1

. By Exercise 3 the

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

integral

 

 

 

 

 

 

is convergent ( p = 3 > 1 ), so is the given integral.

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

159

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

(ln(1+ x2 ) 2 ln x)dx .

 

 

 

 

 

 

 

7.

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Write the integral in the form

 

 

 

 

 

 

1

+ x 2

 

 

1

 

 

ln

 

 

 

 

 

 

dx = ln 1

+

 

 

dx .

 

 

 

x

2

x

2

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By Exercise 3 the integral

 

 

 

 

is convergent ( p = 2 > 1). Recall also that

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln 1+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 , so is the given integral.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

+ 2x 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. At x = 1 the integrand is undefined, and near x = 1 it is unbounded.

It is necessary to examine the improper integral

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

d(x + 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

+ 2x 3

 

 

x

2

+

2x 3

 

 

 

 

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

ε→0

1

 

 

 

 

 

 

 

ε→0

1(x + 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

1

ln

 

x 1

 

2

 

 

=

 

1

 

lim(ln

 

1

 

ln

 

 

 

ε

 

) =∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

x + 3

 

 

 

 

4

 

5

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε→0

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

ε→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Therefore, the given integral is divergent.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Examine the improper integral

 

 

for all λ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. At x = 0 the integrand is undefined, and near x = 0 it is unbounded.

It is necessary to examine the two improper integrals. If λ ≠ 1 , then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 dx

 

 

 

 

 

1

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

x1λ

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

ε1−λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

= lim

 

λ

= lim

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

ε 0

x

 

 

ε 0

1λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− λ 1− λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

ε→0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1λ

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, if

 

λ

< 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

= 1

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

λ

1

λ

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε o

 

 

 

, if λ >

 

 

 

 

 

 

 

Next consider for λ = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

dx

 

 

 

 

 

 

1

dx = lim ln

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

x

 

= +∞ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

ε→0

 

x

 

ε→0

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

160

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]