定积分是 完整的
(1)
具有上限和下限。 如果 被限制在 真实的 线 ,定积分称为 黎曼 完整的 (这是小学教科书中常见的定义)。 然而,在复平面上取一般定积分,结果是 这个 轮廓积分
(2)
具有 , 、和 通常是复数和积分路径 从 到 称为 轮廓 .
这个 微积分第一基本定理 允许根据以下公式计算定积分 无限期的 积分 ,因为如果 是 不定积分 对于 连续函数 ,然后
(3)
这个结果,虽然在小学早期就被教授 微积分 课程,实际上是连接纯代数的一个非常深入的结果 无限期的 完整的 以及纯解析(或几何)定积分。 定积分 可以在 Wolfram语言 使用 整合 [ (f) , x个 , 一 , b条 ].
哪个定积分可以用 基本函数 不受任何既定理论的影响。 事实上,问题是 属于超越理论,这似乎是“无限困难” 例如,有一些定积分等于 尤勒·马切罗尼 常数 . 然而,决定是否 可以用有理值的值来表示 属于 基本函数 涉及决策 至于是否 有理或代数,这是未知的。
定积分的积分规则包括
(4)
和
(5)
对于 ,
(6)
如果 持续打开 和 是连续的,并且在 间隔 包含的值 对于 ,然后
(7)
沃森三重积分 是(非常)具有挑战性的例子 多重积分 .其他 具有挑战性的积分包括 艾哈迈德积分 和 阿贝尔积分 .
对于计算机数学软件包来说,一般输入的定积分是一个棘手的问题,在应用定积分时需要注意。 考虑形式的定积分
(8)
这可以通过利用三角恒等式来实现
(9)
出租 ,
然而,许多计算机数学软件包只能计算特定值的积分 ,或者根本没有。 另一个计算机困难的例子 软件包是
(15)
非平凡地等于0。
一些确定的积分,其中前两个是由Bailey和Plouffe(1997)确定的,第三个是由Guénard和Lemberg(2001)确定的 博文和贝利(2003年,第61页)和贝利 等。 (2007年,第62页) “技术上正确”但“无用”,计算方法如下 数学软件 4.2版复制如下。 的更新版本 沃尔夫拉姆 语言 以博文和贝利给出的相同简单形式直接返回 甚至不需要额外的简化:
(组织环境信息系统 A091474号 , A091475型 、和 A091476号 ),其中 是 加泰罗尼亚常数 . 挑战提出的第四个积分在现代也很难计算 的版本 Wolfram语言 ,
(组织环境信息系统 A091477美元 ),其中 是 阿佩里常数 .
由L.Glasser和O.Oloa(L.Glaser,pers.comm.,2007年1月6日)得到的一个相当确定的积分如下所示
(组织环境信息系统 1971年1月 ),其中 是 尤勒·马切罗尼 常数 这个积分(以Oloa最初考虑的形式)是 积分类的情形
(26)
之前由Glasser研究。 上述闭合形式由Glasser和Oloa独立发现(L.Glasser,pers.comm.,2010年2月2日;O.Oloa,pers.comm.,2010.2月2日),结果的证明随后由Glasse和Manna(2008)以及Oloa(2008)发布。 Oloa等人随后研究了这个积分的推广; 另见Bailey和Borwein(2008)。
一类有趣的积分是
(27)
具有特殊价值的
(贝利 等。 2007年,第42和60页)。
一个令人惊讶的经验积分是
(31)
哪里
(贝利 等。 2007年,第61页)。
A的一个复杂的定积分 理性的 功能 通过以下公式给出了一个简单的解决方案
(34)
(贝利 等。 2007年,第258页)。
另一个具有挑战性的积分是 勒洛 四面体 ,
(组织环境信息系统 A102888号 ; Weisstein)。
如美丽的一对所示,看起来相似的积分可以提供非常不同的结果
由于V.Adamchik(OEIS A115287号 ; 2006年摩尔; 错误更正),其中 是 ω常数 和 是 Lambert W函数 。这些可以计算 使用轮廓积分。
计算机数学软件包也常常返回比必要复杂得多的结果。 此类型的示例由积分提供
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对于 和 它来自于 莱布尼兹 积分法则 (伍兹1926年,第143-144页)。
有多种方法可用于 数值积分 此类技术的良好来源包括Press 等。 (1992) 和希尔德布兰德(1956)。 最直接的数值积分技术使用 这个 Newton-Cotes公式 (也称为正交 公式),它近似于按规则间隔序列列出的函数 间隔 在不同程度上 多项式 . 如果将端点制成表格,则2点和3点公式称为 梯形法则 和 辛普森的 规则 分别是。 5点公式称为 布勒的 规则 . A generalization of the梯形法则 是 隆伯格积分 ,可以产生准确的 函数求值次数更少的结果。
如果函数的解析形式已知(而不是将其值仅仅列在固定数量的点上),则称为最佳数值积分方法 高斯求积 .通过选择最佳 横坐标 计算函数的位置,高斯 求积可以产生最精确的近似值。 然而,考虑到 现代计算机的速度 高斯 正交 形式主义常常使其不如暴力方法可取 简单地在规则网格上重复计算两倍多的点,直到收敛 获得。 优秀的参考资料 高斯 正交 是希尔德布兰德(1956)。
1996年6月2日的漫画 FoxTrot公司 比尔·阿蒙德(1998年修正案,第19页;米切尔2006/2007)将以下定积分称为“硬”积分 这道考试题是为数学补习课准备的,但不小心交给了 正常等级:
(42)
积分对应于a上的积分 球形锥体 带开口角度 和半径4。 然而,不清楚被积函数是什么 物理表示(它类似于惯性矩的计算,但 会给一个因素 而不是给定的 ).
另请参见 阿贝尔积分 , 艾哈迈德积分 , 微积分 , 轮廓 完整的 , 福比尼定理 , 基础 微积分定理 , 不当积分 , 不定积分 , 无限 余弦乘积积分 , 完整的 , 反向 Erf公司 , Log Gamma函数 , 数字的 集成 , 重复积分 , 黎曼 完整的 , 瓦尔迪积分 在数学世界课堂上探索这个主题
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引用如下:
埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。 “定积分。” 发件人 数学世界 --Wolfram Web资源。 https://mathworld.wolfram.com/DefineIntegral.html
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