Sia F: x → √x / (x2 + log(1+x)). Studiare la convergenza di:
(a) ∫ [1, ∞) F (b) ∫ (0, 1] F
(c) ∫ (0, ∞) F
Se convergeranno ∫ [1, ∞) F e ∫ (0, 1] F
avrò la convergenza di ∫ (0, ∞) F. (b) ∫ (0, 1] F converge in quanto, per x → 0, x2 è un infinitesimo di ordine 2 mentre (a) ∫ [1, ∞] F converge in quanto, per x → ∞, x2 è un infinito di ordine 2 mentre (c) ∫ [0, ∞] F dunque converge. Ecco la conferma di quanto trovato usando R: |
(b) Per x → 0 F(x) è un infinito di ordine 1/2 (al dividersi di x per 100 F(x) tende a dividersi per 10):
f <- function(x) sqrt(x)/(x^2+log(1+x)) n <- c(1,2,3,4,5,6); 10^-n # 1e-01 1e-02 1e-03 1e-04 1e-05 1e-06 f(10^-n) # 3.002822 9.949921 31.606963 99.995000 316.226185 999.999500E infatti l'integrale tra 0 ed 1 converge:
integrate(f,0,1) # 1.694161(a) Per x → ∞ F(x) è un infinitesimo di ordine 3/2 (al moltiplicarsi di x per 100 F(x) tende a dividersi per 1000):
10^n # 1e+01 1e+02 1e+03 1e+04 1e+05 1e+06 f(10^n) # 3.088225e-02 9.995387e-04 3.162256e-05 9.999999e-07 3.162278e-08 1.000000e-09E infatti l'integrale tra 1 ed ∞ converge:
integrate(f,1,Inf) # 1.730822(c) Calcolo diretto dell'integrale tra 0 ed ∞:
integrate(f,0,Inf) # 3.424983
Potrei anche usare uno script (vedi):
[ integral of fun. - sqrt(x)/(x*x+log(1+x)) ] - - - - - - - - Per capire che l'integrale converge bastano alcune prove: - - - - - - - - 3.2058735111342025 if a=0 b=100 n=1e5 0.17997995032863556 if a=100 b=10000 n=1e5 0.01799999900303325 if a=10000 b=1000000 n=1e5 0.001799999938738725 if a=1000000 b=100000000 n=1e5 - - - - - - - - Converge a 3 e qualcosa. Per una stima più precisa: 3.2243981499016976 if a=0 b=100 n=1e8 [0.005444118204423809] 3.218954031697274 if a=0 b=100 n=1e6 [0.05447130568215641] 3.1644827260151174 if a=0 b=100 n=1e4 [0.5767492221155264] 2.587733503899591 if a=0 b=100 n=1e2 [2.587733503899591] - - - - - - - - 10/9*0.18 + 3.2243981499016976 + 10/9*0.00544 = 3.430443 Prendendo 3 cifre (non di più tenendo conto dei limiti delle approssimazioni prese): 3.43