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Referencia para la convergencia de una integral en un $n$ -bola cuando $n>2$ .

Estaba buscando una referencia de un resultado estándar del cálculo. Desgraciadamente no he podido encontrarlo. Creo que eso se debe principalmente a que no estoy familiarizado con ningún libro de cálculo en inglés.

Así que estoy buscando lo siguiente:

Para $$h=(h_1,\ldots,h_n)\in\mathbb{R}^n,$$ la integral $$\int_{\|\boldsymbol h\|<\epsilon} \frac{d\boldsymbol h}{\|\boldsymbol h\|^2}$$ es finito para $n>2$ y no existe para $n=1,2$ donde la norma es arbitraria.

¿Alguien conoce una referencia para este resultado?

¿Puede alguien recomendar un libro de cálculo en inglés (por cálculo me refiero a diferenciación, integración, teoría de la medida, etc.)?

Muchas gracias, Analista

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Evan Anderson Puntos 118832

Para los fijos $\epsilon$ y una dimensión arbitraria $n$ , $\|\mathbf{h}\|^2$ es radialmente simétrica con respecto al origen, si suponemos que su norma es un $l^p$ -normas:

$$\|\mathbf{h}\| = \left(\sum_{i=1}^n h_i^p\right)^{1/p}, \quad \text{where }p>0.$$

Denote su dominio de integración (una bola en $p$ -norma ) por $$B(0;\epsilon) = \{\mathbf{h}:\|\mathbf{h}\|< \epsilon \}.$$

Utilizando la transformación de integración a las coordenadas esféricas: $$ \int_{ B(0;\epsilon)}f\,dx = \int_0^{\epsilon}\left\{\int_{\partial B(0;r)} f\,dS\right\}\,dr,\tag{1} $$ donde $f = 1/\|\mathbf{h}\|^2 = 1/r^2$ en el $(n-1)$ -esfera $\partial B(0;r)$ por lo que (1) es $$ \int_0^{\epsilon}\frac{1}{r^2}\left\{\int_{\partial B(0;r)} 1\,dS\right\}\,dr = \int_0^{\epsilon}\frac{1}{r^2} \mathrm{meas}\{\partial B(0;r)\}\,dr. $$ La superficie de $\partial B(0;r)$ es $\omega(n,p) r^{n-1}$ donde $\omega(n,p)$ es una constante, que es la superficie del $l^p$ -y está relacionada con la dimensión $n$ y $p$ . Ahora lo anterior se convierte en $$ \omega(n,p)\int_0^{\epsilon}\frac{1}{r^2} r^{n-1} \,dr=\omega(n,p)\int_0^{\epsilon}r^{n-3}\,dr. $$ Esta integral diverge para $n=1,2$ . Para $n\geq 3$ converge claramente.

Si se trata de una referencia, (1) puede derivarse de la fórmula del coárea. Para la superficie del $l^p$ -esfera de la unidad, la fórmula se puede derivar de la volumen de $l^p$ -bolas unitarias siguiendo la relación recursiva del primer enlace.

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