任取 [公式] 则有 [公式]

于是

[公式]

再依 [公式] 的任意性,知这上、下极限相等,均为 [公式] 于是 [公式]



[公式]

现在利用beta函数与Gamma函数之关系,得:

[公式]


以上展示了 [公式][公式] 的情形. 根据定积分的几何意义, [公式] 单调有界存在极限; 答案似乎趋近长方形 [公式] 的面积 [公式] .

首先, 显然有 [公式] . 取极限: [公式]

其次有 [公式] .

[公式]

取极限: [公式] [公式] .

综上所述, 选 [公式] .


我们有:

[公式]

于是:

[公式]

[公式]

则:

[公式] [1]

但实际上,我们既然交换了次序,倒不如直接狠一点:

[公式]

[公式] 作为课后习题留给大家。

[公式]

实际上,我在之前论证 [公式] 的时候用了一个错误的论证,所以把它当做课后习题。在这里,我将再一次证明,顺便当做参考答案。

下方绝对值未写,自行添加。注意到,原式只需要讨论 [公式][公式] 的情况,所以我将原式改为:[公式] 所以 [公式]

参考

  1. ^对于f_n(x)在[a,b]间处处收敛于f(x),则有极限和黎曼积分可交换顺序


由积分中值定理: [公式] , [公式] ,则有:

[公式] .


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