应用非常广泛(在下一单元微积分应用中就会看到更多的例子),但是有一些限制条件:
针对上述限制,数学家对进行了两种推广,从而形成了本课将要介绍的 反常积分 (Improper integral)。
本节先把推广到无穷区间上,下面来看看这种推广是如何定义的。
以下三种反常积分统称为 无穷限的反常积分 : (1)若函数在区间上,任取,则代数式称为函数在区间上的反常积分,记作,即:
若上述存在,则称该反常积分收敛,极限值为该反常积分的值;否则称该反常积分发散。
(2)若函数在区间上,任取,则代数式称为函数在区间上的反常积分,记作,即:
若上述存在,则称该反常积分收敛,极限值为该反常积分的值;否则称该反常积分发散。
(3)若函数在区间上,则反常积分与反常积分之和称为函数在区间上的反常积分,记作,即:
若上述之和存在,则称该反常积分收敛,和值为该反常积分的值;否则称该反常积分发散。
举例说明上述定义。先来看看其中的(1),如下图所示,函数在区间上,是。
随着上限,就得到了在区间上的反常积分,如下图所示,其中绿色曲边梯形的右侧边界在正无穷远处。若该极限存在,那么就说该反常积分收敛,否则发散。
定义(2)是的情况,如下图左侧所示,其中蓝色曲边梯形的左侧边界在负无穷远处;定义(3)是的情况,如下图右侧所示,其中红色曲边梯形的两侧边界在无穷远处。