欧拉积分及其应用.doc
. .欧拉积分及其简单应用 引言：我们知道无穷级数是构造新函数的一种重要工具，利用它我们可以构造出处处连续而处处不可微的函数，还可以构造出能填满正方形的连续曲线参见常庚哲、史济怀著?数学分析教程?第三册第17章§17.8含参量积分是构造新函数的另一重要工具，欧拉积分就是在应用中经常出现的含参量积分表示的函数。它虽身为含参量积分的一种特例，被教科书编用于加深对含参量积分所表示的函数的分析方法的理解。但本身也是许多积分的抽象概括，能为相关积分的计算带来方便。欧拉积分包括：伽马Gamma函数：(s)=, s>0.-1 贝塔Beta函数：B(p，q)= ， p>0, q>0-2下面我们分别讨论这两个函数的性质：一、B函数Euler第一积分1、 定义域：B(p，q)=+= + 对 = 当x0时. = 其收敛须p>0对=. 当x1时 ， =,令.1-x=t= 其收敛须.q>0. B(p，q) 定义域为p>0,q>0.2、 连续性因为对p。>0，q。>0有pp。,qq。而收敛，故由魏尔斯特拉斯M判别法知B(p，q)在p。p<+,q。q<+，上一致收敛，因而推得B(p，q)在p>0,q>0内连续。3、 对称性B(p，q)=B(p，q)作变换 x=1-y, 得B(p，q)= = B(q，p)4、 递推公式B(p，q)=B(p，q-1)(p>0,q>1)(1)B(p，q)=B(p-1 ，q)(p>1,q>0).(2)B(p，q)= B(p-1，q-1)(p>1,q>1)(3)B(p ，q)=B(p+1，q)+ B(p，q+1)(p>-1,q>-1).(4)下面只证明(1)；(2)可由对称性及公式(1)推出；(3 )、(4)可由公式(1).、(2.推得；当P>0,q>1时，有B(p，q)=+= B(p，q1) B(p，q)移项并整理得(1)5、 B(p，q)的其他形式a,令x=那么B(p，q)=2特别的当p=q=, B(p，q) =B(，)=b.令x= 当 x:01 有 t :+0B(p，q)= =+考察,令t=,那么有=.B(p，q) =二、函数Euler第二积分1、定义域(s)=+= + 其中 = ,当s1时是正常积分；当0<s<1时是收敛的无界函数反常积分可用柯西判别法推得=,当s>0时是收敛的无穷限反常积分也可用柯西判别法推得；所以，函数在s>0时收敛，即定义域为s>0.2、连续性在任何闭区间a，b(a>0)上，对 ，当0<x1时有由于收敛，从而 在a，b上一致收敛;对于 ，当1x<+时，有,由于收敛，从而 在a，b上也一致收敛，于是(s)在s>0上连续3、可微性=利用狄利克雷判别法它在任何闭区间a，b(a>0)上一致收敛.(s)在a，b上可导.由a，b的任意性，(s)在s>0上可导，且(s)= s>0.依照上面的方法，还可推得(s) 在s>0上存在任意阶导数： (s)=.s>0.4、递推公式 (s+1)=s(s) 证：分部积分法=+=+设A+，就得到(s)的递推公式：(s+1)=s(s)设n<sn+1，即0<sn1，应用递推公式n次可得到(s+1)=s(s)=s(s-1)(s-1)=.=s(s-1)(s-2)(s-n)(s-n)因1=1 假设s为正整数n+1，那么(n+2)=(n+1)n.2(1)=(n+1)！从上可以看出：（2） . 函数是阶乘的推广x！2如果s在0<s1上的值，那么在其他X围内的函数值可由它计算出来，即可做出一个函数值表三、函数与函数之间的关系当m，n为正整数时，反复应用函数的递推公式可得：(m,n)=(m,n-1)=(m,1)又由于(m,1)=，所以(m,n)= =即(m，n)= 一般地，对于任何正实数p、q也有一样的关系：(p,q)= 证：对于函数，令x=，那么，于是，从而4=4令，由二重积分化为累次积分计算公式有=, 所以4=4.(4)这里D为平面上第一象限局部。下面讨论4式右边的反常二重积分。记于是有4=4，对上式右边积分应用极坐标变换，那么可得4=2=2(p+q)再由函数其他形式a就得到(p,q)(p+q)四、在计算积分之中的应用1、积分值计算：例1、解：原式=参考文献：【1】、华东师X大学数学系，?数学分析?M， (上，下册)：高等教育2007【2】、李铁木 编著?分析提纲与命题证明?M，第二册：宇航，1986 【3】、费定辉，周学圣等，吉米多维奇数学分析习题集题解五M，：XX科学技术，1999 【4】裴礼文. 数学分析中的典型问题与方法M . : 高等教育, 1993.【5】. 菲赫金哥尔茨. 微积分学教程M . :高等教育,1986.Solving definite integral calculation by using Euler integral Wang QingGuo Abstract : In this paper, aiming at solving some very difficult definite integral calculation problems ,these problems are transformed into Euler integral through certain transformation at first ,then these problems are solved easily by using some of properties of Euler integral,so it provides an effective method of solving some special types of definite integral calculation to us Key words: Euler integral; function; function;. .word.
