De integraal van
f (x) = 1/(ax3 + bx2 + cx + d)1/2

Trefwoorden/keywords: integraal/integral, integreren/integrate, f (x) = 1/(ax3 + bx2 + cx + d)1/2
Vergelijking
Grafiek
De grafiek van f (x) = 1/(ax3 + bx2 + cx + d)1/2 voor a = 4, b = −16, c = 13, d = −3 (de rode lijn),
a = 3, b = −15, c = 21, d = −9 (de groene lijn) en a = 2, b = −16, c = 40, d = −32 (de blauwe lijn)
Gegeven is dat a > 0, dus die derdegraads vergelijking in de noemer ‘begint’ ergens linksonder (in het derde kwadrant) en ‘eindigt’ ergens rechtsboven (in het eerste kwadrant).
Grafiek
a < 0
Grafiek
a > 0
Verder is gegeven dat de discriminant D nul is, dus er zijn twee nulpunten.
Grafiek
D < 0
Grafiek
D = 0
Grafiek
D > 0
Voor de duidelijkheid maak ik een grafiek van alleen de derdegraads vergelijking.
Grafiek
De grafiek van f (x) = ax3 + bx2 + cx + d voor a = 4, b = −16, c = 13, d = −3 (de rode lijn),
a = 3, b = −15, c = 21, d = −9 (de groene lijn) en a = 2, b = −16, c = 40, d = −32 (de blauwe lijn)
Ik zal ook nog even verticaal inzoomen in de buurt van de horizontale as.
Grafiek
De grafiek van f (x) = ax3 + bx2 + cx + d voor a = 4, b = −16, c = 13, d = −3 (de rode lijn),
a = 3, b = −15, c = 21, d = −9 (de groene lijn) en a = 2, b = −16, c = 40, d = −32 (de blauwe lijn)
Om te beginnen ga ik die derdegraads vergelijking normaliseren:
Vergelijking
Ik stel:
Vergelijking
Vergelijking
Vergelijking
Hiermee wordt de functie:
Vergelijking
Ik haal er even een hulpvariabele bij:
Vergelijking
De discriminant is nul, dus er zijn twee nulpunten. Of preciezer gezegd: twee nulpunten vallen samen en vormen een raakpunt. Die kan ik als volgt berekenen (x1 is het snijpunt, x2 is het raakpunt):
Vergelijking
Vergelijking
Het verschil van x2 en x1 is:
Vergelijking
Omdat q'' negatief is, is het verschil van x2 en x1 ook negatief. Het raakpunt x2 ligt dus links van het snijpunt x1. De integraal wordt dan:
Vergelijking
Nu ga ik het hele boeltje verschuiven zodat het raakpunt in de oorsprong komt te liggen. Ik stel:
Vergelijking
Hiermee wordt de integraal:
Vergelijking
De oplossing van de integraal van 1/(x (ax − b)1/2) kun je elders vinden in de tabel met integralen. Dat brengt ons bij dit tussenresultaat:
Vergelijking
Nu moet u uiteraard weer vervangen worden door x:
Vergelijking
Ter controle ga ik het resultaat differentiëren:
Vergelijking
Grafiek
De grafiek van F (x) voor a = 4, b = −16, c = 13, d = −3 (de rode lijn),
a = 3, b = −15, c = 21, d = −9 (de groene lijn)
en a = 2, b = −16, c = 40, d = −32 (de blauwe lijn), C = 0