De integraal van
f (x) = 1/xm (a2 + 1/x2m + 2)1/2

Trefwoorden/keywords: integraal/integral, integreren/integrate, f (x) = 1/xm (a2 + 1/x2m + 2)1/2

De grafiek van f (x) = 1/xm (a2 + 1/x2m + 2)1/2 voor m = 0.25 (de rode lijn),
m = 3 (de groene lijn) en m = 4 (de blauwe lijn), a = 1

Taylor

Deze functie is in deze vorm niet te integreren en daarom wenden we ons tot reeksontwikkeling. In de tabel met Taylor-reeksen vinden we:

Wanneer ik hierin a vervang door a2 en x door 1/x2m + 2 dan kan ik de functie schrijven als volgt:
De integraal wordt dan:
Ter controle ga ik het resultaat differentiëren:
Het is belangrijk om te kijken naar de convergentie van deze reeks, want indien de reeks divergeert dan hebben we er niets aan. De belangrijkste voorwaarde voor convergentie is indien de termen uitdoven als het ware, dus als een term voor grote waarden van n kleiner is dan de voorgaande term (in absolute waarden gesproken uiteraard):
Voor deze reeks ziet dat er als volgt uit:
Dit moet kleiner dan één zijn:
Tot slot, merk op dat de reeks niet werkt voor m = 1 (de noemer wordt dan nul voor n = 0) en dat alleen voor deze waarde van m er een exacte oplossing is te vinden.

De grafiek van F (x) voor a = 1 (de rode lijn),
a = 2 (de groene lijn) en a = 3 (de blauwe lijn), c = 0, m = 0.25,
50 termen meegenomen, alleen het convergentiegebied is geplot

De grafiek van F (x) voor a = 1 (de rode lijn),
a = 2 (de groene lijn) en a = 3 (de blauwe lijn), c = 0, m = 3,
50 termen meegenomen, alleen het convergentiegebied is geplot

De grafiek van F (x) voor a = 1 (de rode lijn),
a = 2 (de groene lijn) en a = 3 (de blauwe lijn), c = 0, m = 4,
50 termen meegenomen, alleen het convergentiegebied is geplot

De grafiek van F (x) voor m = 0.25 (de rode lijn),
m = 3 (de groene lijn) en m = 4 (de blauwe lijn), a = 1, c = 0,
50 termen meegenomen, alleen het convergentiegebied is geplot