本节介绍用跟参广义积分表达的两个特殊函数.doc

§3 Euler积分 本节介绍用含参广义积分表达的两个特殊函数 , 即和. 它们统称为 Euler积分. 在积分计算等方面, 它们是很有用的两个特殊函数. 一. Gamma函数 考虑无穷限含参积分 , 当时, 点还是该积分的瑕点 . 因此我们把该积分分为 来 讨论其敛散性 . : 时为正常积分 .时, .利用非负函数积的Cauchy判别法, 注意到 时积分收敛 . (易见 时, 仍用Cauchy判别法判得积分发散 ). 因此, 时积分收敛 . : 对R成立,.因此积分 对R收敛. 综上 , 时积分收敛 . 称该积分为Euler第二型积分. Euler第二型积分定义了内的一个函数, 称该函数为Gamma函数, 记为, 即 = , . 函数是一个很有用的特殊函数 . 2. 函数的连续性和可导性: 在区间内非一致收敛 . 这是因为时积分发散. 这里利用了下面的结果: 若含参广义积分在内收敛, 但在点发散, 则积分在内非一致收敛 . 但在区间内闭一致收敛 .即在任何上 , 一致收敛 . 因为时, 对积分 , 有, 而积分收敛. 对积分, , 而积分收敛. 由M—判法, 它们都一致收敛, 积分在区间上一致收敛 . 作类似地讨论, 可得积分也在区间内闭一致收敛. 于是 可得如下结论: 的连续性: 在区间内连续 . 的可导性: 在区间内可导, 且 . 同理可得: 在区间内任意阶可导, 且 . 3. 函数的凸性与极值: , 在区间内严格下凸. ( 参下段 ), 在区间内唯一的极限小值点( 亦为 最小值点 ) 介于1与2 之间 . 4. 的递推公式 函数表: 的递推公式 : . 证 . . 于是, 利用递推公式得: , , , …………, , 一般地有 . 可见 , 在上, 正是正整数阶乘的表达式 . 倘定义 , 易见对,该定义是有意义的. 因此, 可视为内实数的阶乘. 这样一来, 我们很自然地把正整数的阶乘延拓到了内的所有实数上, 于是, 自然就有 , 可见在初等数学中规定 是很合理的.函数表: 很多繁杂的积分计算问题可化为函数来处理. 人们仿三角函数表、对数表等函数表, 制订了函数表供查. 由函数的递推公式可见, 有了函数在内的值, 即可对, 求得的值. 通常把内函数的某些近似值制成表, 称这样的表为函数表 . 5. 函数的延拓: 时, 该式右端在时也有 意义 . 用其作为时的定义, 即把延拓到了内. 时, 依式 , 利用延拓后的, 又可把延拓到 内 . 依此 , 可把延拓到内除去的所有点. 经过如此延拓后的的图象如[1] P347图表21—4. 例1 求, , . ( 查表得.) 解 . ), . . 6. 函数的其他形式和一个特殊值: 某些积分可通过换元或分部积分若干次后化为函数 . 倘能如此, 可查函数表求得该积分的值. 常见变形有: ⅰ 令, 有 =, 因此, , . ⅱ 令 . 注意到[1] P277 E7的结果, 得的一个特殊值 . ⅲ 令, 得 . 取, 得 . 例2 计算积分 , 其中 . 解 I. 二. Beta函数——Euler第一型积分： 1． Beta函数及其连续性： 称( 含有两个参数的 )含参积分 为Euler第一型积分. 当和中至少有一个小于1 时, 该积分为瑕积分. 下证对, 该 积分收敛. 由于时点和均为瑕点. 故把积分分成和考虑. : 时为正常积分; 时, 点为瑕点. 由被积函数非负, 和 , ( 由Cauchy判法) 积分收敛 . ( 易见时积分发散 ). : 时为正常积分; 时, 点为瑕点. 由被积函数非负, 和 , ( 由Cauchy判法) 积分收敛 . ( 易见时积分发散 ). 综上,