短区间积分极限:被积函数主部叠加上限阶数

它解决什么问题

很多带积分的极限,先问:

区间缩到哪里?被积函数在这个小区间里的主部是什么?

短区间积分本质上是一个复合极限:被积函数的局部主项、积分上限的阶数、区间长度会一起决定结果。

最基本模板

若 ,且,则在常见考研题中可以先判断:

因此要同时看 的主部和 的阶数:

整体阶数被积函数主部阶数上限阶数

例如 ,若上限是 ,整体是 阶;若上限是 ,整体就是 阶。

被积函数里也含 怎么办

若被积函数同时含 和 ,比如,最稳的动作是把短区间拉回固定区间:,于是

在固定区间 上,

所以分子主部为

这种做法的好处是:变量范围固定,主项替换更容易统一控制。

等价无穷小为什么能进积分

一般不能机械地把“点态等价”塞进积分号。这里能做,是因为积分区间整体缩到 ,或者换元后区间固定为 ,近似在整个区间里同时成立。

更严格地说,换元后要看形如

在 上是否稳定。考研书写里通常不展开一致收敛证明,但心里要知道:短区间换元就是为了让这个替换有根据。

与积分第一中值定理的关系

如果被积函数只是 ,且 在 处可补连续,那么,这可以看成积分第一中值定理,也可以看成短区间平均值趋向端点值。比如

所以

下次遇到怎么办

  1. 先看积分区间是否缩到一点。
  2. 若被积函数只含积分变量,找 的主部,再叠加上限阶数。
  3. 若被积函数同时含 ,优先令 或 ,把区间固定或看清 的量级。
  4. 若是 ,先判断 能否补连续。

题型训练

链接

一元积分题型训练