题目
【例1】下列广义积分发散的是A. int_(-1)^1 (dx)/(sin x)B. int_(-1)^1 (dx)/(sqrt(1-x^2)).C. int_(0)^+infty e^-x^(2)dxD. int_(2)^+infty (dx)/(xln^2)x.
【例1】下列广义积分发散的是
A. $\int_{-1}^{1} \frac{dx}{\sin x}$
B. $\int_{-1}^{1} \frac{dx}{\sqrt{1-x^{2}}}$.
C. $\int_{0}^{+\infty} e^{-x^{2}}dx$
D. $\int_{2}^{+\infty} \frac{dx}{x\ln^{2}x}$.
题目解答
答案
A. $\int_{-1}^{1} \frac{dx}{\sin x}$
解析
本题主要考察广义积分的收敛性判断,需区分无穷积分(积分区间无限)和瑕积分(被积函数在有限区间内有无穷间断点)的不同判别方法。
选项A:$\int_{-1}^{1} \frac{dx}{\sin x}$
- 类型:瑕积分,瑕点为$x=0$($\sin 0=0$,分母为0)。
- 分析:在$x\to 0$时,$\sin x\sim x$,故$\frac{1}{\sin x}\sim \frac{1}{x}$。
- 比较判别法:$\int_{-1}^{1}\frac{dx}{|x|}$发散($p=1$的$p$-积分发散),且$\frac{1}{\sin x}$与$\frac{1}{x}$在$x\to 0$时等价,因此原积分发散。
选项B:$\int_{-1}^{1} \frac{dx}{\sqrt{1-x^2}}$
- 类型:瑕积分,瑕点为$x=\pm1$(分母$\sqrt{1-x^2}\to 0$)。
- 计算:原函数为$\arcsin x$,则$\lim_{\epsilon\to 0^+}\left[\arcsin(1-\epsilon)-\arcsin(-1+\epsilon)\right]=\frac{\pi}{2}-(-\frac{\pi}{2})=\pi$,积分收敛。
选项C:$\int_{0}^{+\infty} e^{-x^2}dx$
- 类型:无穷积分。
- 性质:该积分是概率积分,已知收敛于$\frac{\sqrt{\pi}}{2}$,收敛。
选项D:$\int_{2}^{+\infty} \frac{dx}{x\ln^2 x}$
- 类型:无穷积分。
- 计算:换元$u=\ln x$,$du=\frac{1}{x}dx$,积分变为$\int_{\ln2}^{+\infty}\frac{du}{u^2}=\left[-\frac{1}{u}\right]_{\ln2}^{+\infty}=\frac{1}{\ln2}$,收敛。