De integraal van
f (x) = 1/ln (ax)

Trefwoorden/keywords: integraal/integral, integreren/integrate, f (x) = 1/ln (ax)
Vergelijking
Grafiek
De grafiek van f (x) = 1/ln (ax) voor a = 1 (de rode lijn),
a = 2 (de groene lijn) en a = 3 (de blauwe lijn)
Deze functie is in deze vorm niet te integreren en daarom wenden we ons tot reeksontwikkeling. Echter, de natuurlijke logaritme in de noemer gaat daarbij gegarandeerd tot convergentieproblemen leiden en daarom ga ik eerst over naar een andere variabele. Ik stel:
Vergelijking
Vergelijking
De integraal wordt dan:
Vergelijking
Taylor
Taylor

In de tabel met Taylor-reeksen vinden we:

Vergelijking

Hiermee wordt de integraal:
Vergelijking
Nu moet t uiteraard weer vervangen worden door x:
Vergelijking
Ter controle ga ik het resultaat differentiëren:
Vergelijking
Om te voorkomen dat je tegen de grenzen van je rekenprogramma aanloopt is het wel handig om niet iedere term opnieuw te berekenen, maar ten opzichte van de voorgaande term:
Vergelijking
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):
Vergelijking
Voor deze reeks ziet dat er als volgt uit:
Vergelijking
Dit moet kleiner dan één zijn, oftewel | ln (ax) | < n hetgeen overeenkomt met | ax | < en.

Nu moet er nog wel iets gebeuren want de logaritme van een negatief getal kan niet. De oplossing is simpel, ik neem de absolute waarde:
Vergelijking
Grafiek
De grafiek van F (x) voor a = 1 (de rode lijn),
a = 2 (de groene lijn) en a = 3 (de blauwe lijn), c = 0,
100 termen meegenomen