3 votos

Convergencia de la integral $\int_0^1 \frac {1}{x\sqrt {1+x^\beta}}dx$

¿Es válida mi prueba de contradicción integral-convergencia?

Tengo que repasar mis pruebas. Estoy un poco oxidado. No estaba seguro de si lo siguiente realmente se sostenía.

Quería demostrar que lo siguiente es convergente/divergente (trabajando con fracciones impropias) $\beta \in $ Números reales:

$$\int_{0}^1 \frac {1}{x\sqrt {1+x^\beta}}dx$$

A continuación expongo mi proceso de reflexión.

El aspecto "impropio" se produce en 0, por lo que la raíz es indiferente, lo que significa que $\beta$ puede ser cualquier número real. Si tengo que resolver esto, yo usaría la prueba de convergencia Ratio. $\frac 1x$ es una función similar en $x\to0^+$ .

Lo reconozco, lo siguiente me sonó dudoso.

Intentaré demostrarlo por contradicción. En los próximos pasos utilizaré la prueba de relación .

Supongamos que $\int_{0^+}^1 \frac {1}{x\sqrt {1+x^\beta}}dx$ converge.

Si $\lim_{x\to0^+} \frac{\frac1x}{\frac1{x\sqrt {1+x^\beta}}} $ =L donde L $\in$ Reales excluidos $0$ Entonces $\int_{o^+}^1 \frac1x dx $ converge ya que su relación es la misma.

Pero, ¡espera! Ahí radica una contradicción, $\int_{o^+}^1 \frac1x dx $ ¡no converge! Mi suposición original falla. Y si la función original no es convergente, entonces es divergente por definición.

Agradezco otras formas de hacerlo, en realidad solo tengo curiosidad y busco superarme.

2voto

Renan Puntos 6004

Su prueba no es correcta.

El integrando es continuo en $(0,1]$ Por lo tanto, los problemas potenciales son los siguientes $x \to 0^+$ .

Yo distinguiría tres casos.

  • $\beta=0$ . En $x \to 0^+$ , $$ \frac {1}{x\sqrt {1+x^\beta}} \sim\frac {1}{\sqrt {2}} \frac1x$$ la integral inicial es divergente en este caso.

  • $\beta>0$ . En $x \to 0^+$ , $$ \frac {1}{x \sqrt{1+x^\beta}} \sim\frac1x$$ la integral inicial es divergente en este caso.

  • $\beta<0$ . En $x \to 0^+$ , $$ \frac {1}{x\sqrt {1+x^\beta}}=\frac {1}{x^{1-|\beta|/2}\sqrt {1+x^{|\beta|}}} \sim\frac1{x^{1-|\beta|/2}}$$ la integral inicial es convergente en este caso.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X