Глава 13

13.11. 13.12. 20. 13.13. 13.14. 13.15.

13.16. 13.17. 13.18. 13.19.

13.20. 13.21. 13.22. 13.23. 13.24.

13.25. 13.26. 13.27. 2. 13.28. 13.29.

13.30. 13.31. 13.32. 13.33. 13.34.

13.35. 13.36. 13.37. 13.38.

13.39. 13.40. 13.41. 13.42.

13.43. 13.44. -12,5. 13.45. 13.46.

13.47. 13.48. 13.49. 13.50. 13.51.

13.52. 27 м. 13.53. (ден.ед.). 13.54.

13.55. 13.56. 13.57.

13.58. 13.59. 13.60.

13.61. 13.62. 13.63. 13.64.

13.65. 13.66. 13.67.

13.68. 13.69. 13.70.

13.71. 13.72.

Глава 14. Несобственные интегралы

Определенный интеграл – это интеграл от непрерывной функции, заданной на конечном отрезке. Непрерывная функция ограничена на отрезке. Но ряд задач (в частности, задачи теории случайных величин) приводит к расширению понятия определенного интеграла на случаи бесконечных промежутков и разрывных функций. Такие интегралы называются несобственными. Различаются несобственные интегралы первого рода (с бесконечными пределами интегрирования) и несобственные интегралы второго рода (от неограниченных подынтегральных функций).

14.1. Несобственные интегралы I рода

Пусть функция определена и непрерывна на произвольном отрезке . Следовательно, она интегрируема на этом отрезке (см. п. 13.1), т.е. существует для любого .

Несобственным интегралом с бесконечным верхним пределом интегрирования от функции на интервале называется предел определенного интеграла при , т.е.

(14.1)

Если предел, стоящий в правой части равенства (14.1), существует и конечен, то несобственный интеграл называется сходящимся (к данному пределу), в противном случае – расходящимся.

Пример 14.1. Найти .

Геометрический смысл:

Рис. 14.1

Величина представляет собой площадь криволинейной трапеции, ограниченной осью , осью и графиком функции .

По мере удаления верхнего предела интегрирования от начала координат площадь криволинейной трапеции возрастает, но не безгранично; она стремится к единице, т.е. площадь конечна.

Пример 14.2. Найти .

Интеграл расходится.

Аналогично несобственному интегралу с бесконечным верхним пределом интегрирования определяется несобственный интеграл с бесконечным нижним пределом интегрирования

(14.2)

и с двумя бесконечными пределами интегрирования:

(14.3)

Замечание. Интеграл сходится, если сходится каждый интеграл в правой части равенства (14.3).

Интеграл выражает площадь области под линией , бесконечно простирающейся в обе стороны.

В курсе теории вероятностей встречается несобственный интеграл , называемый интегралом Эйлера-Пуассона. Доказано, что

, т.е. площадь под кривой (получившей название кривой Гаусса) на интервале равна единице (рис.14.2).

Рис. 14.2