Всем спасибо за подсказанный инструментарий.
Функция, которая указана в моем стартовом сообщении, обладает тем свойством, что она неотрицательна, она интегрируема, её производная интегрируема, её вторая производная и интегрируема, и ограничена, и в то же самое время, такой интеграл
расходится.
Но загвоздка в том, что если читать свойства указанной функции с конца (а так и стоит задача), то из ограниченности и интегрируемости второй производной автоматически следует непрерывность и даже липшицевость первой, а в этом примере это не так. Среди каких-нибудь стандартных функций такую найти не удалось. Я и подумал: взять такую параболу, затем намножить счетное число экземпляров: каждый следующий экземпляр будет сглажен все ближе к краю (за счет этого добиться увеличения интеграла
для каждого последующего экземпляра) и будет ниже и уже (чтобы сохранить интегрируемость всех производных), и расставить эти все экземпляры на вещественной оси - это и будет сооружаемая функция.
Получилось сгладить, как советовали, через линейный переход и интегрирование, но от сглаживания появляются другие проблемы.