Convergenza integrale improprio con parametro reale
$ \int_0^\infty1/x^(3a)arcsin (1/(x^5+1)^(1/4))dx $
Credo di averlo risolto procedendo così:
$ 1/x^(3a)arcsin [(x^5+1)^(-1/4)] ~ pi /(2x^(3a)),xrarr 0 $
Quindi $ \int_0 $ converge per $ a<1/3 $
e siccome $ (x^5+1)^(-1/4)~ x^(-5/4),xrarr\infty $ e
$ arcsin (1/x^(5/4))~ 1/x^(5/4),xrarr\infty $
$ \int^\infty1/x^(3a+5/4)dx $ converge per $ 3a+5/4>1hArr a> -1/12 $ e quindi anche l'integrale di partenza
E' giusto il mio procedimento? Sono insicuro rispetto al risultato che ho ottenuto per $ \int^\infty $
Credo di averlo risolto procedendo così:
$ 1/x^(3a)arcsin [(x^5+1)^(-1/4)] ~ pi /(2x^(3a)),xrarr 0 $
Quindi $ \int_0 $ converge per $ a<1/3 $
e siccome $ (x^5+1)^(-1/4)~ x^(-5/4),xrarr\infty $ e
$ arcsin (1/x^(5/4))~ 1/x^(5/4),xrarr\infty $
$ \int^\infty1/x^(3a+5/4)dx $ converge per $ 3a+5/4>1hArr a> -1/12 $ e quindi anche l'integrale di partenza
E' giusto il mio procedimento? Sono insicuro rispetto al risultato che ho ottenuto per $ \int^\infty $
Risposte
Osservato che la funzione integranda risulta definita per $x>0$ se $a>0$ e per $x\ge 0$ se $a<0$ e che in $(0;+\infty)$ riuslta sempre positiva, applicando il confronto asintotico hai che:
se $x\to0$
\begin{align}
\frac{1}{x^{3a}}\arcsin \left(\frac{1}{(x^5+1)^{1/4}}\right) \sim\frac{\pi}{2x^{3a}}\to\mbox{converge se }\quad a<1/3;
\end{align}
se $x\to+\infty$
\begin{align}
\frac{1}{x^{3a}}\arcsin \left(\frac{1}{(x^5+1)^{1/4}}\right) \sim\frac{1}{x^{3a}}\arcsin \left(\frac{1}{ x^{5/4} }\right)\sim\frac{1}{x^{3a+5/4}} \to\mbox{converge se }\quad a>-1/12;
\end{align}
si conclude che l'integrale converge per $-1/12
se $x\to0$
\begin{align}
\frac{1}{x^{3a}}\arcsin \left(\frac{1}{(x^5+1)^{1/4}}\right) \sim\frac{\pi}{2x^{3a}}\to\mbox{converge se }\quad a<1/3;
\end{align}
se $x\to+\infty$
\begin{align}
\frac{1}{x^{3a}}\arcsin \left(\frac{1}{(x^5+1)^{1/4}}\right) \sim\frac{1}{x^{3a}}\arcsin \left(\frac{1}{ x^{5/4} }\right)\sim\frac{1}{x^{3a+5/4}} \to\mbox{converge se }\quad a>-1/12;
\end{align}
si conclude che l'integrale converge per $-1/12
È vero, mi sono dimenticato di discutere le condizioni di esistenza della funzione al variare di a, per il resto tutto ok grazie

Ciao! Sono il tuo Tutor AI, il compagno ideale per uno studio interattivo. Utilizzo il metodo maieutico per affinare il tuo ragionamento e la comprensione. Insieme possiamo:
- Risolvere un problema di matematica
- Riassumere un testo
- Tradurre una frase
- E molto altro ancora...
Il Tutor AI di Skuola.net usa un modello AI di Chat GPT.
Per termini, condizioni e privacy, visita la relativa pagina.
Per termini, condizioni e privacy, visita la relativa pagina.