maths.free › Measure Theory › The Lebesgue integral and convergence theorems

The Lebesgue integral and convergence theorems

Integrating by slicing the range instead of the domain; monotone and dominated convergence.

Riemann slices the x-axis; Lebesgue slices the y-axis and asks how much of the domain sits at each height. The payoff is the convergence theorems: under mild conditions, the limit of the integrals is the integral of the limit. Picture it: horizontal strips under the curve instead of vertical ones. Think it: L¹ and L² become complete spaces, the Hilbert spaces of functional analysis.

مثال عملي · integrate e^(-x) dx from 0 to oo

Integrate e^(-x) from 0 to oo

\int_{0}^{\infty} e^{- x}\, dx

خطوة خطوة

  1. \int_{0}^{\infty} e^{- x}\, dx

    First find an antiderivative F, then evaluate F(b) − F(a).

  2. u = - x,\quad du = -1\, dx

    Substitute u = - x.

  3. \int e^{- x}\, dx = \int - e^{u}\, d_u

    Rewrite the integral in terms of u.

  4. \int - e^{u}\, d_u = -1 \int e^{u}\, d_u

    Pull the constant -1 out of the integral.

  5. \int e^{u}\, d_u = e^{u}

    ∫ aᵘ du = aᵘ / ln a (for eˣ that is just eˣ).

  6. = - e^{- x}

    Substitute back u = - x.

  7. F(\infty) - F(0) = \left(0\right) - \left(-1\right)

    Fundamental theorem of calculus: plug in the limits.

  8. = 1

    Simplify.

كشفت الإجابة
1

الآن أنت اختار مشكلة، أو طبعها أو رسمها بنفسك، كل خطوة، صورة، الإجابة مخفية حتى تسأل.

إبقي عملك الخاص

إن الحساب المجاني يضيفه ملاحظات على كل درس، وسجل لما أنجزته، ومشاكلك التي حلتها في مكان واحد، ومعلم يمكنك أن تسأله عن هذه الصفحة. والرياضيات نفسها مفتوحة أمام الجميع، سواء كانوا مستخدمين أو غير مستخدمين.

التسجيل الدخول

الرموز المستخدمة هنا

لمس أي رمز للحصول على التعريف الكامل، والصورة، وما يعنيه كل حرف في ذلك.

كيف: The Lebesgue integral and convergence theorems

  1. First find an antiderivative F, then evaluate F(b) − F(a).
  2. Substitute u = - x.
  3. Rewrite the integral in terms of u.
  4. Pull the constant -1 out of the integral.
  5. ∫ aᵘ du = aᵘ / ln a (for eˣ that is just eˣ).
  6. Substitute back u = - x.
  7. Fundamental theorem of calculus: plug in the limits.
  8. Simplify.

أسئلة يطرحها الناس

What is wrong with the Riemann integral?

It fails on functions that oscillate too much, and it does not interact well with limits: the limit of integrable functions need not be integrable. Lebesgue's integral fixes both.

أكثر في Measure Theory