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

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 linksboven (in het tweede kwadrant) en ‘eindigt’ ergens rechtsonder (in het vierde kwadrant).

a < 0

a > 0
Verder is gegeven dat de discriminant D nul is, dus er zijn twee nulpunten.

D < 0

D = 0

D > 0
Voor de duidelijkheid maak ik een grafiek van alleen de derdegraads vergelijking.

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.

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:
Ik stel:


Hiermee wordt de functie:
Ik haal er even een hulpvariabele bij:
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):

Het verschil van x2 en x1 is:
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:
Nu ga ik het hele boeltje verschuiven zodat het raakpunt in de oorsprong komt te liggen. Ik stel:
Hiermee wordt de integraal:
Voor de integraal heb ik 1/√a staan, maar dat kan helemaal niet omdat a negatief is. Dat ga ik nu repareren:
De oplossing van de integraal van 1/(x (ax + b)1/2) kun je elders vinden in de tabel met integralen (de plusmintekens verschijnen in verband met de absolute waarde van u). Dat brengt ons bij dit tussenresultaat:
Nu moet u uiteraard weer vervangen worden door x:
Ter controle ga ik het resultaat differentiëren:

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