![$$\int\limits_{0}^{1} x^{\alpha} \sin \frac{1}{x+\sin \frac{1}{x}}\,dx$$ $$\int\limits_{0}^{1} x^{\alpha} \sin \frac{1}{x+\sin \frac{1}{x}}\,dx$$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/5/b/95b890c0f9e0d958abb3a26fe35ff33582.png)
Геометрически не очень удобно соображать, поэтому после очевидных замен интеграл принял такой вид:
![$$\int\limits_{1}^{+\infty} \frac{1}{t^{\alpha+2}} \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\,dt$$ $$\int\limits_{1}^{+\infty} \frac{1}{t^{\alpha+2}} \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\,dt$$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/d/5/2d5c9f93cedc15635b512be1be59bc0782.png)
Ну, разумеется, оценивая абсолютную величину сверху, имеем, что интеграл сходится абсолютно при
![$\alpha>-1$ $\alpha>-1$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/8/3/f83b2e493cadbd88b8e68d6cfe645e5482.png)
.
Затем:
![$\int\limits_{1}^{+\infty} \frac{1}{t^{\alpha+2}} \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\,dt = \sum\limits_{n=1}^{\infty} \int\limits_{y_1}^{y_2} \frac{1}{t^{\alpha+2}} \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\,dt$ $\int\limits_{1}^{+\infty} \frac{1}{t^{\alpha+2}} \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\,dt = \sum\limits_{n=1}^{\infty} \int\limits_{y_1}^{y_2} \frac{1}{t^{\alpha+2}} \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\,dt$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/c/e/8ce497e274aeda2bdc7effb65bf58b4882.png)
, причем
![$y_1$ $y_1$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/7/0/f7019b486d7fc8f840b0ce0bb0d4171482.png)
и
![$y_2$ $y_2$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/c/5/4c512beeb3e83909b7e19f3cabcfa39582.png)
будем выбирать такие, что подынтегральная функция в них обращается в ноль, а между ними не меняет знак.
Для
![$\alpha \le -2$ $\alpha \le -2$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/4/e/84eca2f4f5882049530de7893cb1fa4782.png)
справедлива оценка для абсолютной величины общего члена ряда:
![$\int\limits_{y_1}^{y_2} \left| \frac{1}{t^{\alpha+2}} \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\right|\,dt \ge \int\limits_{y_1}^{y_2} \left| \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\right|\,dt$ $\int\limits_{y_1}^{y_2} \left| \frac{1}{t^{\alpha+2}} \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\right|\,dt \ge \int\limits_{y_1}^{y_2} \left| \sin \frac{1}{\frac{1}{t}+\sin t}\right|\,dt$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/5/7/b5766debfe6d1778dc4d094a673f4f2082.png)
,
откуда получаем, что общий член не стремится к нулю, а значит интеграл вовсе не сходится при
![$\alpha \le -2$ $\alpha \le -2$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/4/e/84eca2f4f5882049530de7893cb1fa4782.png)
.
Подскажите пожалуйста, как мне рассуждать для
![$-2 <\alpha \le -1$ $-2 <\alpha \le -1$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/4/d/f4db164ab4fbd43698fd27dd981d2f3082.png)
? Интуитивно понятно, что интеграл там сходится условно, но не получается строго доказать, ни расходимость абсолютной величины, ни сходимость самого интеграла. Внешний синус ведет себя крайне безобразно, при достаточно больших
![$t$ $t$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/f/4/4f4f4e395762a3af4575de74c019ebb582.png)
функция (этот внешний синус) становится "почти периодической", но всё же не периодическая. Поэтому строгим образом никакие признаки здесь использовать не получится.
Жду помощи.