可积与存在原函数的关系,可积和原函数存在的关系
admin
2023-07-11 12:24:47

可积与存在原函数的关系

可积与存在原函数的关系,可积和原函数存在的关系图1

可积但原函数不一定存在,原函数存在不一定可积,二者没有必然关系。

可积的充分条件:函数连续或函数在区间上有界且有有限个间断点。或函数在区间单调。原函数存在的充分条件、连续。另外函数含有第一类间断点,那么不存在原函数,含无穷型的间断点也不存在原函数。

可积和原函数存在的关系

“可积”和“原函数存在”有以下几个区别:

1、这里的“可积”指的是“Riemann可积”,也就是可求定积分.而 f 存在“原函数”,是指的"存在 F,使处处有 F’(x) = f(x).“定积分必须在闭区间 [a,b] 上讨论,而原函数可在任意区间上讨论.

可积与存在原函数的关系,可积和原函数存在的关系图2

关于Riemann可积函数,常见的有如下三个可积函数类:连续函数;有界且只有有限个第一类间断点(即跳跃间断点)的函数;单调函数.也就是说不止连续函数是可积的.而 f 的积分上限函数F(x) = ∫[a,x]f(t)dt,在 f 连续的点是可导的,因此当 f 在闭区间[a,b]上连续时,F(x)是 f(x) 的原函数.

2、不可积的函数一定没有原函数,没有原函数的不一定不可积。

可积和原函数存在完全两个概念。可积但原函数不一定存在,原函数存在不一定可积,二者没有必然关系。

可积与存在原函数的关系,可积和原函数存在的关系图3

3、可积的必要条件:函数f在[a,b]有界,则函数在[a,b]上必定有界;

4、可积的充分条件:1)函数在[a,b]区间上连续,则在该区间上可积;2)若f在区间[a,b]上有有限个间断点的有界,则函数可积。3)若f在区间[a,b]上单调,则在该区间可积。4)如果f(x)在【a,b】上的定积分存在,我们就说f(x)在【a,b】上可积。

函数可积与原函数存在的关系

网上有论文可以参考

函数可积:

可积性的充分条件:1,函数在闭区间连续;2,函数在闭区间上有界且只有有限个间断点;3函数在闭区间上单调;可以看出此三者为并列条件,任何一个都是函数可积的充分条件。

原函数存在:

原函数存在定理为:若f(x)在[a,b]上连续,则必存在原函数。此条件为充分条件,而非必要条件。即若fx)存在原函数,不能推出f(x)在[a,b]上连续。由于初等函数在有定义的区间上都是连续的,故初等在其定义区间上都有原函数。需要注意的是初等函数的导数是一定是初等函数,初等函数的原函数不一定是初等函数。

函数有原函数与是否可积分有什么联系和区别

首先函数有原函数,是指有一个函数的导数等于这个函数,即存在一个可导函数,其导函数等于目标函数。

而函数可积指的是如果f(x)在[a,b]上的定积分存在,我们就说f(x)在[a,b]上可积。即f(x)是[a,b]上的可积函数。这里已经可以看出区别了,可积函数是要看它的区间的,它必须满足条件:

1.[a,b]上的连续函数;

2.在[a,b]上有界,且只有有限个间断点;

3.在[a,b]上单调。

而函数有原函数你只要找到一个原函数使得它的导数等于目标函数即可。

另外可积不一定存在原函数 ,原函数存在不一定可积:

1.Riemann可积不一定存在原函数.

f(x)存在原函数,即存在可导函数F(x),使f(x) = F'(x)对定义域内的任意x成立.

可以用Lagrange中值定理证明:

若F(x)在一个区间上处处可导,则导函数F'(x)在该区间内没有第一类间断点.

基于如上观察,可以构造如下例子:

取f(x) = 0,当0 ≤ x <1/2,取f(x) = 1,当1/2 ≤ x ≤ 1.

f(x)在[0,1]上有界,且只有一个间断点x = 1/2,因此f(x)在[0,1]是Riemann可积的.

但是x = 1/2是f(x)的第一类间断点,因此f(x)在[0,1]没有原函数.

如果取F(x) = ∫{0,x} f(t)dt,会发现F(x)在x = 1/2处是不可导的,f(x) = F'(x)在该点不成立.

2.原函数存在不一定Riemann可积.

在闭区间[a,b]上Riemann可积需要两个方面的条件:有界性和连续性(不连续点是零测集).

从前者入手比较容易:

在x ≠ 0处,取F(x) = x^(4/3)·sin(1/x),则F'(x) = -cos(1/x)/x^(2/3)+4x^(1/3)·sin(1/x)/3.

在x = 0处,取F(0) = 0,则F'(0) = lim{x → 0} F(x)/x = lim{x → 0} x^(1/3)·sin(1/x) = 0.

F(x)处处可导.且对任意正整数k,F'(1/(2kπ)) = -(2kπ)^(2/3),因此F'(x)在0的任意邻域内无界.

于是f(x) = F'(x)在[-1,1]上存在原函数,但不是Riemann可积的(因为不是有界的).

实际上,存在F(x)在R上处处可导,导数有界,但导数不是Riemann可积的(导数的不连续点不零测).

可积与原函数存在的关系

可积就是原函数存在,二者没有区别(在你要考虑的积分限上)。

有许多函数比如sin(x^2)它其实是可积的(在任何一个区间上) 就是说原函数是存在的 但是它无法用初等函数表示出来

广义积分并不是一般意义下的积分,它是对积分限取极限后的那个极限值,就是说它是极限的极限(积分也是一种极限)。

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