criteri_sommabilità

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/ è integrabile in R se una primitiva G di / è convergente in -oo e in *-. Si pone allora: = lim G (x) - lim G (x) x--++@ Jl--+-€ +@ r lf(x)dx l Dopo ciò, procedendo come nel n. luta integrabilità (o sommabilità) e di l'interpretazione geometrica delf integrale In modo ovvio si estendono poi distributiva e la disuguaglianza(11) di 11.I, si pongono le nozioni di asso- sempliceintegrabilità, e si estende di una funzione sommabile. la proprietà additiva, la proprietà pas. 426. Do .. FIzRE Nz A ,GREcc 12. Cnteri di integrabilità. hrr*-V^* f ) Vogliamo ora stabilire qualche criterio di integrabilità, precisamente qual- cheteoremache fornisca delle condizioni sufficienti affinchè una funzione general- mente continua in un intervallo, con un numero finito di punti di discontinuitàr, sia integrabile. Poichèil problemadell'integrabilità di una funzionesiffatta si riconduce sem- pre al caso di una funzione continua in un intervallo non compatto, basta ovvia- mente riferirsi a tale caso. Noi ci riferiremo ad una funzione f che sia continua in un intervallo del tipo Ía,bÍ, limitato o non, in quanto il caso di una funzione continua in un intervallo del tipo la,bl è del tutto analogo,e quello relativo ad un intervallo del tipo la,bl si riconduce ai due precedenti decomponendo la,b[ in due intervalli del tipo fa,x o] ed [* o,bl. Cominciamo con l'osservareche, se la funzione f ha definitivamente segnocostante intorno a b, dire che f è integrabileequivale a dire che è as- solutamenteintegrabile.Pertanto una funzione che sia integrabilema non as- solutamenteintegrabile,deve avere la proprietà di assumere, in ogni intorno di b, sia valori positivi che valori negativi. 12.I. Cnteri di sommabilità. Il teorema seguente fornisce un criterio di assolutaintegrabilità, che diremo criterto di confronto: (12.1). Le funzioni Ía,b[, e si abbìa: (1) f e S siano contírute nell'intervallo s@) Vx€[a,bl . non negative /(x) ( Se la funzione g è sommabile in [a,b[, anche f è sommabile; se f non è sommabile, neppure g è sommabíle.

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/ integrabile inRse unaprimitiva G di / convergentein -oo e in*-.Sipone al l ora:= l i mG (x) - l i mG (x)x- - ++@Jl - - +- + @rl f (x)dxlDopo ci ,procedendocome neln.l utai ntegrabi l i t (o sommabi l i t) edil'interpretazione geometrica delf integraleInmodoovvi osi estendono poidistributivaeladisuguaglianza(11) di11. I ,sipongono l e nozi oni diasso-sempl i cei nt egrabi l i t , esi est endediuna funzi one sommabi l e.l apropri etaddi ti va, l apropri etpas. 426.Do . .FI zRENz A , GREcc12. Cnteri diintegrabilit.hrr*-V^* f )Vogliamoorastabilire qualche criteriodiintegrabilit, precisamentequal-cheteoremache forniscadelle condizioni sufficienti affinch una funzione general-mente continua inunintervallo, con un numero finitodipunti didiscontinuitr,sia integrabile.Poichil problemadell'integrabilitdi una funzionesiffatta si riconducesem-pre al caso di una funzione continua in un intervallo non compatto,basta ovvia-mente riferirsiatale caso.Noi ci ri feri remo adunafunzi one f che si a conti nua i nuni nterval l odel t i po a, b ,l i mi t at oonon, i nquant o i l caso diuna f unzi one cont i nuai nuni nterval l o del ti po l a,bldeltuttoanal ogo,e quel l o rel ati vo ad uni nterval l odel ti po l a,blsi ri conduceai dueprecedentidecomponendol a, b[i nduei nt erval l idel t i po f a, x o]ed [ * o, bl .Comi nci amo conl ' osservareche,se l afunzi one f hadefi ni ti vamentesegnocostante i ntornoa b,di re che f i ntegrabi l eequi val ea di re che as-sol utamentei ntegrabi l e.Pertanto una funzi one che si a i ntegrabi l ema non as-sol utamentei ntegrabi l e,deve avere l a propri et di assumere,i nognii ntornodib, si a val oriposi ti viche val orinegati vi .12.I. Cnteri di sommabilit.Il teorema seguenteforni sce uncri teri odi assol utai ntegrabi l i t, chediremocritertodiconfronto:( 12. 1) .Le f unzi oni a, b[ ,e siabb a:( 1 )f e S siano contrute nell'intervallos@)Vx[ a, bl .nonnegative/(x) (Se l a funzi one g sommabi l e i n [a,b[, anche f sommabi l e;se f non sommabile, neppure g sommable.Integrazione delle funzioni diunavariabile431Bastaosservareche dalla (1)consegue:Yt e[a,b[e tener corrto del fattoche, essendole funzioni integrandenon negative,le due funzioniintegralia primo e secondomembrosono crescenti,e quindi sonoregolariper t -+ b-.Del resto,ilrisultatoconsegueanchedal fatto che ilrettangoloideR,relativoallafunzione / contenutonel rettangoloideR,relativo alla funzione 8', sicchse R,hamisurafinita lo stessoaccadeper R1, e seR,ha misurainfinita1ostessoaccadeperRr.I1 verificarsi deila ( 1)siesprime dicendo che la funzione / maggioratadalla funzione g,oche la g minoratadalla f, epertanto ilteorema (12.t)siriassume concisamente dicendocheuna funzone nonnegativa, che siamaggioratada una funzione sommabile, a sua volta sommabile;una funzoneche sia minorata da una funzione nonnegativae non sommabile, a sua voltanon sommnbile.Owiamente,se f e S sono funzionidisegnovariabile, ilcriteriodicon-f ront o (12. 1) sipu appl i careal l e f unzi onil / le l gl .Parti col ari zzandonel l a (12.1)l afunzi one di confronto, sipossono ot-tenere criteridisommabilit odinonsommabilit che ben si prestano all'usopratico.Atalescopoesamineremo separatamenteilcaso cheI'intervallola,b[ sia limitatoeilcaso cherisultib = {co.a)Caso dell'intervallo la,b limitato.Rileviamo,perquantosia ovvio,che unafunzionecontinuain [a,b[ed i vil i mi tata sommabi l e.Ne consegueche i lprobl ema del l a sommabi l i tsipone perl efunzi oni che nonsono l i mi tate i ntornoa b.E' al l ora natural eesami narel a sommabi l i t i nfa,b[del l e funzi onidelti pol l (b-x)con a>0,ci o del l epotenze del l ' i nfi ni to campi onerel ati vo alpunto b.Inproposito,facile verificare che:(12.2). Qual unque si a a)0,nel l ' i nterval l o l a,bll a funzi one:( 2) sommabtle se ot 11,Se acon kcost ant eposi t i va, l a f unzi one fnonsommabi l ei n l a, bl .Se "f i nfi ni taneipunto b,Ia (4) espri mei l fattoche essa uni nfi ni todi ordi ne non maggi oredia; l a (5) espri mei nvecei l fattoche f uni nfi ni todi ordi ne non mi nore di 1. Sipudunque concl udereche:(12.3). La funzi onef si aconti nuai n l a,b[ ednftni tanel puntob.Allora f sommable se uninfinitodiordine nonmaggioredunnu-meroa ( 1, nonsommabile se uninfinttodiordinenonminoredi1.Sinoti che l edue propri et:f uninfinitocJi ordinenonmaggiore diunnurnero q. {1,f uni nfi ni todordi ne mi nore di 1,(4)c o n 0