Тоді має місце наступна формула:
Дійсно, послідовно знаходимо
;подвійна підстановка зникає, а інтеграл
;аналогічно,
і т.д.
7) Встановимо, за допомогою формули (11) корисне узагальнення формули інтегрування за частинами для звичайних інтегралів. Саме якщо
і обидві абсолютно інтегровні на проміжку , a U( ) і V( ) визначаються інтегральними формулами:то справедлива формула
Для доведення, за формулою (11) замінимо інтеграл зліва інтегралом Стілтьєса и проінтегруємо за частинами:
залишається ще раз застосувати формулу (11) до останнього інтегралу, щоб прийти до (19)
Тут функції
грають як би роль похідних від функцій не будучи ними насправді. При неперервності функцій і ми повертаємося до звичайної формули інтегрування за частинами, бо тоді , . [2;7]§8. Граничний перехід під знаком інтеграла Стілтьєса
Теорема 1. Нехай функції неперервні на проміжку і при рівномірно прямують до граничної функції [очевидно, також неперервній], a — функція з обмеженою зміною. Тоді
Доведення. По заданому
знайдеться таке , що при буде для всіхТоді, в силу
длящо, враховуючи довільність
, і доводить теорему.Теорема 2. Нехай тепер функція неперервна а проміжку , а функції — всі з обмеженою зміною на цьому проміжку. Якщо повні зміни цих функцій в їх сукупності обмежені:
і при прямують до граничної функції
, тоДоведення. Перш за все впевнимося у тому, що гранична функція
сама також буде мати обмежену зміну. Розкладемо проміжок довільним чином на частини точками ,будемо мати (при будь-якому )Переходячи границі тут при
, отримаємо звідки іСкладемо суми Стілтьєса
,Якщо припустити, що проміжок
при цьому розкладений на такі маленькі частини, що коливання функції у кожній з них буде вже менше довільного наперед взятого числа , то, при всіх , (27)З іншого боку, якщо розбиття, обране під вказаною умовою фіксувати, то очевидно
а при , так що знайдеться таке , що для буде . (27)Тоді для тих самих значень
будемо мати, в силу (27) і (28),звідки, враховуючи довільність
, і випливає необхідний висновок. [1;7]У даній роботі розглянуто означення і основні властивості інтеграла Стілтьєса, його зв’язок, особливості і відмінності від інших визначених інтегралів.
В ході виконання курсової роботи були з’ясовані загальні умови існування інтегралу Стілтьєса та 3 класи випадків його існування, а також вивчено порядок зведення інтегралу Стілтьєса до інтегралу Рімана.
У даній роботі досліджено 5 основних властивостей, подано метод граничного переходу під знаком інтегралу Стілтьєса та формула, за якою здійснюється інтегрування за частинами цього інтегралу.
Були розглянуті приклади застосування інтеграла Стілтьєса для розв’язку різних класів задач, зокрема, можливість об’єднання однією інтегральною формулою різнорідних випадків неперервно розподілених и зосереджених мас за допомогою інтеграла Стілтъєса.
Отже, слід зазначити, що інтеграл Стілтьєса має специфічні властивості і є не тільки узагальненням інтегралу Рімана, але й самостійним інструментом для розв’язку певного класу задач.
1. Градштейн и Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений.-М.: Наука, 1963 – 312с.
2. Давидов М.О. Курс математчного анализу. Ч. 1. – К.:Вища школа, 1990. – 350с.
3. Канторович Л.В., Акитов Г.Л. Функциональный аналіз. – М.: ИЛ, 1961 – 321с.
4. Кудрявцев Л.Д. Курс математического анализа, т.2. - М.: Высшая школа, 1965. – 369с
5. Никольский С.М. Курс математического анализа - М.: Физматгиз, 2001 –398с.
6. Макаров И.П. Дополнительные главы математического анализа: учебное поссобие. – М.: Прсвещение, 1968 - 307с.
7. Смирнов В.И. Курс высшей математики (В 5-ти т.) том 5. - М.-Л. АН СССР, 1959 – 452с.
8. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления (В 3-х томах) т.3. М.: Физматгиз, 1963 - 662с.
[1] Томас Іоанес Стілтьєс (нідерл. Thomas Joannes Stieltjes, 29.12.1856, — 31.12.1894 Тулуза) — нідерландський математик.
Запрпонуваву 1894 р. узагальненнявизначеного інтегралу (Інтеграл Рімана-Стілтьеса). Член-кореспондент Петербурзької Академії наук (1894).