CAŁKOWANIE FUNKCJI WYMIERNYCH

ROZKŁAD NA UŁAMKI PROSTE

Definicja

Funkcję f ( x) = W( x) nazywamy funkcją wymierną właściwą, gdy st W ( x) < st Q( x).

Q( x)

Fakt Każdą funkcję wymierną niewłaściwą f ( x) = P( x) ( gdzie st P ( x) > st Q( x)) można przedstawić Q( x)

w postaci sumy wielomianu i funkcji wymiernej właściwej poprzez wykonanie dzielenia wielomianów P ( x) : Q( x). Np. x 4+ x− 2 = x 2 − 1 + x− 1 ( x − 1 jest resztą z dzielenia).

x 2+1

x 2+1

Twierdzenie

Każdą funkcję wymierną właściwą f ( x) = W( x), Q( x)

gdzie Q( x) = ( x + a 1) n 1 · ( x + a 2) n 2 · · · ( x + ap) np · ( x 2 + b 1 x + c 1) k 1 · ( x 2 + b 2 x + c 2) k 2 · · · ( x 2 + brx + cr) kr można przedstawić w postaci sumy ułamków prostych postaci: A

oraz

Bx+ C

, gdzie ∆ < 0

( x+ a) n

( x 2+ bx+ c) k takich, że:

- każdemu czynnikowi ( x + a) n odpowiada suma A 1 + A 2 + · · · + An ( x+ a)

( x+ a)2

( x+ a) n

oraz

- każdemu czynnikowi ( x 2+ bx+ c) k, gdzie ∆ < 0 odpowiada suma B 1 x+ C 1 + B 2 x+ C 2 + · · ·+ Bkx+ Ck ( x 2+ bx+ c) ( x 2+ bx+ c)2

( x 2+ bx+ c) k Przykłady

Podać rozkład na ułamki proste (bez obliczania współczynnkików A, B, C).

1.

x

= A 1 + A 2 + Bx+ C

(2 x− 1)( x+2)( x 2 −x+1) 2 x− 1

x+2

x 2 −x+1

2.

2 x− 1

= A +

B

+ Cx+ D

( x− 3)2( x 2+4) x− 3

( x− 3)2

x 2+4

3.

1

=

1

=

1

= A + B + Cx+ D

x 4 − 16

( x 2 − 4)(( x 2+4) ( x− 2)( x+2)( x 2+4) x− 2

x+2

x 2+4

Uwaga! Aby znaleźć współczynniki A, B, C sprowadzamy otrzymane wyrażenie do wspólnego mia-nownika i porządkujemy według potęg x. Następnie przyrównujemy współczynniki przy odpowiednich potęgach x i rozwiązujemy powstały w ten sposób układ równań.

Przykłady

Podać rozkład na ułamki proste (bez obliczania współczynnkików A, B, C).

1. 2 x− 3 =

2 x− 3

= A + B = A( x+3)+ B( x− 3) = ( A+ B) x+(3 A− 3 B) x 2 − 9

( x− 3)( x+3)

x− 3

x+3

( x− 3)( x+3)

x 2 − 9

(

(

(

(

A + B = 2 / · 3

3 A + 3 B = 6

A = 1

A = 1

2

2

3 A − 3 B = − 3

3 A − 3 B = − 3 +

B = 2 − A = 2 − 1

B = 3

2

2

6 A = 3 / : 6

A = 12

1

3

Ostatecznie rozkład na ułamki proste ma postać: 2 x− 3 = 2 + 2

x 2 − 9

x− 3

x+3

2.

9

= A +

B

+ Cx+ D = A( x− 1)( x 2+2)+ B( x 2+2)+( Cx+ D)( x− 1)2 =

( x− 1)2( x 2+2) x− 1

( x− 1)2

x 2+2

( x− 1)2( x 2+2)

= ( A+ C) x 3+( −A+ B− 2 C+ D) x 2+(2 A+ C− 2 D) x+( − 2 A+2 B+ D) ( x− 1)2( x 2+2)







 A + C = 0

 A = − 2









−A + B − 2 C + D = 0

 B = 3

Zatem:

9

= − 2 +

3

+ 2 x− 1



 2 A + C − 2 D = 0

 C = 2

( x− 1)2( x 2+2) x− 1

( x− 1)2

x 2+2









− 2 A + 2 B + D = 9

 D = − 1

mgr Dorota Grott SNM PG