Teoremi di convergenza monotona e dominata
Buonasera a tutti.
Riporto un esercizio di un vecchio tema d'esame di teoria della misura.
Usando i teoremi appropriati e giusticando opportunamente i passaggi chiave, calcolare:
$$ \lim_{n \rightarrow \infty} \int_0^{+\infty} \frac{e^{-n^2x}}{\sqrt{|x-n^2|}} dx $$
Suggerimento: per n > 2, $ \int_0^{+\infty} = \int_0^1 + \int_1^{n^2-n} + \int_{n^2-n}^{n^2+n}+\int_{n^2+n}^{+\infty} $
calcolare il limite di ciascuno dei quattro pezzi facendo le opportune considerazioni / stime. f non ha primitiva elementare, ma è il prodotto di due funzioni con primitiva elementare, fatto che può essere utile dopo aver ettuato le opportune stime.
Ringrazio chiunque possa darmi uno spunto su come risolvere questo esercizio
Riporto un esercizio di un vecchio tema d'esame di teoria della misura.
Usando i teoremi appropriati e giusticando opportunamente i passaggi chiave, calcolare:
$$ \lim_{n \rightarrow \infty} \int_0^{+\infty} \frac{e^{-n^2x}}{\sqrt{|x-n^2|}} dx $$
Suggerimento: per n > 2, $ \int_0^{+\infty} = \int_0^1 + \int_1^{n^2-n} + \int_{n^2-n}^{n^2+n}+\int_{n^2+n}^{+\infty} $
calcolare il limite di ciascuno dei quattro pezzi facendo le opportune considerazioni / stime. f non ha primitiva elementare, ma è il prodotto di due funzioni con primitiva elementare, fatto che può essere utile dopo aver ettuato le opportune stime.
Ringrazio chiunque possa darmi uno spunto su come risolvere questo esercizio
Risposte
Nel primo integrale puoi maggiorare la funzione integranda con
\[
0 < f_n(x) \leq \frac{1}{\sqrt{n^2-1}},
\qquad x\in [0,1].
\]
Nel secondo e nel quarto, il denominatore è minorato da $\sqrt{n}$, dunque puoi usare
\[
0 < f_n(x) \leq \frac{e^{-x}}{\sqrt{n}}
\]
e usare il teorema di convergenza dominata (con dominante $e^{-x}$, ad esempio).
Per il terzo integrale può essere utile un cambio di variabile del tipo $y = x - n^2$.
\[
0 < f_n(x) \leq \frac{1}{\sqrt{n^2-1}},
\qquad x\in [0,1].
\]
Nel secondo e nel quarto, il denominatore è minorato da $\sqrt{n}$, dunque puoi usare
\[
0 < f_n(x) \leq \frac{e^{-x}}{\sqrt{n}}
\]
e usare il teorema di convergenza dominata (con dominante $e^{-x}$, ad esempio).
Per il terzo integrale può essere utile un cambio di variabile del tipo $y = x - n^2$.