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 = −2, b = 13, c = −24, d = 9 (de rode lijn),
a = −3, b = 21, c = −45, d = 27 (de groene lijn) en a = −2, b = 20, c = −64, d = 64 (de blauwe lijn)
Gegeven is dat a < 0, dus die derdegraads vergelijking in de noemer ‘begint’ ergens linksboven (in het tweede kwadrant) en ‘eindigt’ ergens rechtsonder (in het vierde 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 = −2, b = 13, c = −24, d = 9 (de rode lijn),
a = −3, b = 21, c = −45, d = 27 (de groene lijn) en a = −2, b = 20, c = −64, d = 64 (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 = −2, b = 13, c = −24, d = 9 (de rode lijn),
a = −3, b = 21, c = −45, d = 27 (de groene lijn) en a = −2, b = 20, c = −64, d = 64 (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'' positief is, is het verschil van x2 en x1 ook positief. Het raakpunt x2 ligt dus rechts 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
Voor de integraal heb ik 1/√a staan, maar dat kan helemaal niet omdat a negatief is. Dat ga ik nu repareren:
Vergelijking
De oplossing van de integraal van 1/(x (ax − b)1/2) kun je elders vinden in de tabel met integralen (merk op dat er achter de boogsinus een minteken verschijnt in verband met de absolute waarde van u). 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 = −2, b = 13, c = −24, d = 9 (de rode lijn),
a = −3, b = 21, c = −45, d = 27 (de groene lijn)
en a = −2, b = 20, c = −64, d = 64 (de blauwe lijn), C = 0