作者yhliu (老怪物)
看板trans_math
标题Re: [积分] 极限
时间Thu Dec 15 23:28:48 2011
※ 引述《olala313 (喔耶耶)》之铭言:
: 1 x 2
: lim -----∫ cos t dt
: x→0 x 0
x |
= [(d/dx)∫ cos(t^2) dt ] | (by definition)
0 |x=0
|
= cos(x^2) | (by FTC)
| x=0
= 1
f(x)
当 f(0) = 0 时, lim ------ 即是 f'(0) 的定义式, 此
x→0 x
种情形引用 L'Hopital's rule 是不适当的! 因为要引用
L'Hopital's rule, 首先就要有 f'(x) 在 0 附近, 或直
接需要 f'(0).
x
或有怀疑如 ∫ cos(t^2) dt 只定义於 x>0 者. 非也!
0
若上列积分限於 x>0, 则原极限只能考虑单边极限.
事实上, 由定积分基本性质可知,
x x 0
∫ cos(t^2) dt = ∫ cos(t^2) dt - ∫ cos(t^2) dt
0 a a
由於 cos(t^2) 在 R 连续, a 可取任意够小(代数值),使
得 x>a 且 0>a 成立, 而 x 是在 0 的某个邻域之内, 即
x in (-h,h) for some h>0.
假设使用 L'Hopital's rule 来解原极限, 需要应用的条
件与定理是:
(1) cos(t^2) 在 0 的一个去核邻域(-h,0)∪(0,h)连续.
(2) 应用微积分基本定理, 得原极限式分子部分之导式为
cos(x^2).
(3) 由 cos(x^2) 的特性, 得 lim_{x→0} cos(x^2)=1.
(4) 上列操作,事实上是分 x>0 与 x<0 分别考虑的---请
查一下 L'Hopital's rule 的证明, 在不用到 "x=0"
这一点的形式, 是只考虑单边极限的.
依微分定义+FTC, 需要应用的条件与定理是:
(1) cos(t^2) 在任意有界闭区间都可积, in partiular,
在 0 的一个邻域内的任意闭区间都可积分.
与前一方法比较, 前法是假设: cos(t^2) 在以 0 为
起点或终点的闭区间都可积分. 但如此一来, 也就同
本法假设的一样: 在任一有界闭区间都可积分.
(2) cos(t^2) 在 t=0 连续, 因此由 FTC 得
d x |
---∫ cos(t^2) dt | = cos(0^2) = 1
dx 0 | x=0
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