见上图, 是曲线上一点, ,由射影定理可得
函数在 不可导,除此之外处处可导,单调递减。如果将曲线沿逆时针旋转 ,也就是将其渐近线旋转至水平,
考虑此时导数:
二阶导
求拐点坐标:
即 点为拐点,实际上其对称点 经如上旋转后,也是一拐点;
令
最后这一不等关系从图像上看是十分显然的。而曲线与渐近线所夹区域 的面积也是有限的,由对称性,只需说明 轴下方的部分面积 有限即可:
易证
由比较判别法可知积分收敛。
观察数值,猜测
证明的思路是将被积函数在收敛域泰勒展开,然后积分与级数求和交换顺序,比较级数各项是否相等。
对于积分 ,作变量替换
得
接下来需要用解析延拓到 的 函数:
于是
使用如上公式
利用余元公式
得
于是
带入到 :
容我再想想……
可以看得出曲面具有直母线