Интегрирование рациональных дробей.




Разложение рациональной дроби на простейшие.

Известно, что
[I] во множестве комплексных чисел С полином степени n:

[1]

- имеет ровно n корней , среди которых могут быть кратные; - представляется в виде произведения

[2]

, в котором корню кратности r соответствует множитель (x-a)r.

[II] Полином с вещественными коэффициентами

 

(1) имеет либо вещественные ,либопопарно-сопряженные комплексные корни:

(2) В представлении [2] вещественному корню x=a∊R кратности r ≥ 1 соответствует множитель (x-a)r, а паре корней кратности k ≥ 1 соответствует множитель – квадратный трехчлен с вещественными коэффициентами и отрицательным дискриминантом

è

(3) Целые корни полинома с целыми коэффициентами
являются делителями коэффициента с0:

 

è

(4) Два полинома равны тождественно (, если равны их коэффициенты при одинаковых степенях х.

Например,

 

 

Пусть Pm(x), Qn(x) полиномы степеней n и m.

Определение 1. Функция называется рациональной дробью (РД), причем
РД называется правильной (ПРД), если
n>m, и неправильной (НРД), если если m ≥ n.

НРД после деления полинома числителя на полином знаменателя («уголком») представляется в виде суммы целой части – полинома Sm-n(x) и соответствующей правильной ПРД:

Например,

Определение 2. Разложением Правильной РД на простейшие называется ее представление в виде суммы «простейших » Рациональных Дробей вида

[3]

 

АЛГОРИТМ разложения Рациональной Дроби на простейшие.
0) В Неправильной РД ом, первообразная дляению подвального помещения в надлежащее санитарное состояние и будет проведена дезинсекция.

ещенвыделить ее целую часть и соответствующую Правильную РД.

 

1) Записать с неопределенными коэффициентами разложение ПРД в виде суммы простейших дробей [3]; в которой

- каждому множителю (x – a)1 и (x2+px+q)1, D<0 полинома Qn(x) в [2] соответствует одно слагаемое,
- каждому множителю (x – b)k2 и (x2+px+q) k2, D<0 соответствует К слагаемых,

 

 

Множитель Слагаемые Множитель Слагаемые
(x – a)1;     (x – b)k2;  
  x2+px+q, D<0     (x2+px+q)k, D<0; k≥2  

 

Например,

2) Привести разложение к общему знаменателю и записать тождественное равенство полиномов числителей обеих частей равенства

 

3) Записать для “n” коэффициентов разложения СЛАУ (n уравнений с n неизвестными), приравняв коэффициенты при одинаковых степенях хк, к=0,1,.., n-1,

и найти ее решение методом Жордана-Гаусса

 

4) Записать полученное разложение РД на простейшие

Замечание. Коэффициент A К, соответствующий слагаемому , , может быть вычислен до решения СЛАУ по формуле

Например,

Интегрирование рациональных дробей.

 

Пусть задана РД

После выделения целой части и разложения ПРД на простейшие интегрирование рациональной дроби сводится к «табличному» интегрированию степенных функций и простейших рациональных дробей.

 

4. Интегралы после выделения полного квадрата и замены переменной

приводятся к табличным:

4.1

4.2

4.3 или находятся по рекуррентной формуле

Например,

 

Таким образом, первообразная рациональной дроби выражается через четыре элементарные функции: полином, рациональная дробь, логарифм и арктангенс.

 

Пример.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-11-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: