Determinare per quali valori α∈ℝ il seguente integrale generalizzato è convergente: 0 π 4 ( sin x ) α ( 1 + x 2 ) α 1 dx

La funzione integranda non è continua in x=0.

Sviluppo di Taylor in x=0 del numeratore della funzione integranda:

( sin x ) α = ( x + o ( x 2 ) ) α = x α + o ( x 2 α ) ( sin x ) α x α

Sviluppo di Taylor in x=0 del denominatore della funzione integranda:

( 1 + x 2 ) α 1 = 1 + α x 2 + o ( x 2 ) 1 = α x 2 + o ( x 2 ) ( 1 + x 2 ) α 1 α x 2

Quindi, sostituendo,:

( sin x ) α ( 1 + x 2 ) α 1 x α α x 2 = 1 α x α 2

Calcolo dell'integrale indefinito della funzione equivalente:

1 α x α 2 dx = x α 1 α ( α 1 )

In conclusione: lim x 0 + x α 1 α ( α 1 ) = 0 solo se α 1 > 0 α > 1

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