Existenz uneigentlicher Integrale

Aufrufe: 800     Aktiv: 19.11.2019 um 22:18

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Hi, ich weiss leider bei einer Aufgabe nicht weiter und hoffe, Ihr könnt mich etwas behellen. Es geht um die Funktion f(x)= 1 / (x^a) mit a>0 Die Frage ist für welche a das uneigentliche Integral existiert. A) Im Intervall von 0 bis 1 B) Im Intervall von 1 bis unendlich C) Im Intervall von 0 bis unendlich Ich habe f(x) umgeschrieben als 1 / x^a = x^(-a) und dann weiss man, dass die Stammfunktion gleich x^(-a+1) / (-a+1) ist. Allerdings kann ich für A und C daraus nur sagen, dass a ungleich 1 sein darf - sonst kann ich leider nichts daraus ziehen.. Könnt ihr mir sagen, worauf ich noch achten muss? Danke und viele Grüsse
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Hallo,

zusätzlich musst du den Fall \( a=1 \) einzeln betrachten. In diesem Fall erhälst du die Stammfunktion

$$ F(x) = \ln(x) $$

Gucken wir uns die A) einmal zusammen an

\( a \neq 1 \)

$$ \int_0^1 f(x) \mathrm{d}x \\= \lim\limits_{b \to 0} \int_b^1 x^{-a} \mathrm{d}x \\ = \lim\limits_{b \to 0} \left. \frac 1 {x^{a-1} (1-a)} \right|_b^1\\ = \lim\limits_{b \to 0} \frac 1 {1^{a-1}(1-a)} - \frac 1 {b^{a-1}(1-a)} \\ = \frac 1 {1-a} - \infty    $$

Das Integral divergiert also für jedes \( a > 0 \) und \( a \neq 1 \).

\( a = 1 \)

$$ \int_0^1 f(x) \mathrm{d}x \\= \lim\limits_{b \to 0} \int_b^1 \frac 1 x \mathrm{d}x \\= \lim\limits_{b \to 0} \left. \ln(x) \right|_b^1 \\= \lim\limits_{b \to 0} \ln(1) - \ln(b) \\ = 0 - (-\infty) $$

Das Integral divergiert also wieder. Was bedeutet das?

Grüße Christian

 

 

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Ahhh okay, also muss bei der A) dann 0
Das hiesse bei der B) muss dann a>1 damit der Exponent vom unendlich grossen T negativ wird und konvergiert statt divergiert.

Und seh ich das dann richtig, dass bei der c ein solches a nicht existiert? Denn für die eine Grenze muss a für einen Grenzwert kleiner 0 sein, für die andere Grenze grösser 0..



Danke, hat mir sehr geholfen!
  ─   anonym59494 19.11.2019 um 22:18

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