이상적분
∫1∞xpdx는 p>1일 때만 수렴하고, ∫01xdx=2처럼 특이점 쪽도 다룹니다 — p급수와의 쌍대 장면.
∫1∞xpdx=p−11 (p>1)
∫01xdx=2
예제
∫1∞x2dx=1을 직접 계산하세요.
∫1Rx2dx=1−R1→1
p=2,R=20: 넓이 0.95가 1을 향해 다가갑니다.
증명 보기
- ∫1Rx−2dx=[−x−1]1R=1−R1입니다.
- R→∞이면 R1→0이므로 넓이는 1로 수렴합니다. R=20에서 1−201=0.95 — 캡션의 수치와 일치합니다.
p≤1일 때 ∫1∞xpdx가 발산함을 증명하세요.
∫1Rxdx=lnR→∞
p=1: 넓이가 lnR처럼 끝없이 자랍니다.
증명 보기
- p=1: ∫1Rxdx=lnR→∞ (R→∞). R=50에서 넓이는 ln50≈3.912입니다.
- p<1: ∫1Rx−pdx=1−pR1−p−1이고 1−p>0이므로 R→∞일 때 ∞로 발산합니다.
∫01xdx=2를 특이점에서의 극한으로 계산하세요.
∫ε1x−1/2dx=2−2ε→2
p=1/2,ε=0.01: 넓이 1.8이 2로 다가갑니다.
증명 보기
- ∫ε1x−1/2dx=[2x]ε1=2−2ε입니다.
- ε→0+이면 ε→0이므로 넓이는 2로 수렴합니다. ε=0.01에서 2−20.01=2−0.2=1.8 — 캡션의 수치와 일치합니다.
10. 적분