Autor Tema: Algunos ejercicios de integrales impropias

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04 Mayo, 2024, 06:26 pm
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Anselmo Goedel

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Hola a todos,
quizás alguien me puede ayudar con alguno de estos problemas relativos a integrales impropias:
1) Estudiar la convergencia de dicha integral \(  \displaystyle\int_{0}^{\displaystyle\frac{\pi}{2}}\displaystyle\frac{dx}{(1-cos(x))^\alpha}  \).

Nota: La función de dentro del integrando tiene un problema en el 0 y explota. Podríamos decir que es localmente integrable en el intervalo \( (0, \displaystyle\frac{\pi}{2}] \), me faltaría encontrar una función g, que cumpliera uno de los criterios de comparación de integrales impropias y que cumpliera que el límite de la división entre f y g fuera un número, no encuentro dicha función.

2)Sea \( f:[0,+\infty)\rightarrow{} \mathbb{R}   \) una función localmente integrable tal que \( \displaystyle\int_{0}^{\infty}f(t)dt \) converge. Demostrar que si existe \( lim_{x\rightarrow{}\infty}f(x)=\alpha \in{\mathbb{}} \), entonces \( \alpha=0 \)

3)Sea \( f:[a,b)\rightarrow{} \mathbb{R}   \) una función localmente integrable donde \( -\infty<a<b<+ \infty \). Demostrar que si f es acotada, entonces \( \displaystyle\int_{a}^{b}f(x)dx \) es convergente.

Gracias de antemano,
A.

04 Mayo, 2024, 07:05 pm
Respuesta #1

Fernando Revilla

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    • Fernando Revilla
    Te ayudo con la primera.

1) Estudiar la convergencia de dicha integral \(  \displaystyle\int_{0}^{\displaystyle\frac{\pi}{2}}\displaystyle\frac{dx}{(1-cos(x))^\alpha}  \). Nota: La función de dentro del integrando tiene un problema en el 0 y explota. Podríamos decir que es localmente integrable en el intervalo \( (0, \displaystyle\frac{\pi}{2}] \), me faltaría encontrar una función g, que cumpliera uno de los criterios de comparación de integrales impropias y que cumpliera que el límite de la división entre f y g fuera un número, no encuentro dicha función.

Sugerencia:

        \( \displaystyle\int_{0}^{\pi/2}\displaystyle\frac{dx}{(1-\cos x)^\alpha}=\displaystyle\int_{0}^{1}\displaystyle\frac{dx}{(1-\cos x)^\alpha}+\displaystyle\int_{1}^{\pi/2}\displaystyle\frac{dx}{(1-\cos x)^\alpha} \)

y la segunda integral del segundo miembro es convergente.

Para la primera del segundo miembro considera que

        \( 1-\cos x\sim x^2/2 \) para \( x\to 0 \).