部分分式分解

部分分式分解

部分分式分解

一个"分解"含有多项式的分数的方法。

什么是部分分式?

我们可以直接这样做:

像这样:

2

x−2 + 3

x+1 =

2(x+1) + 3(x−2)

(x−2)(x + 1)

这便可以简化为:

=

2x+2 + 3x−6

x2+x−2x−2

=

5x−4

x2−x−2

(去看使用有理式来了解更多。)

……但倒转过来怎样做?

以下我们将会探索:

怎样求一个分数的"各部分"

("部分分式")。

为什么需要部分分式?

首先……我们为什么需要部分分式?

因为每个部分分式都比较简单。

故此它们可以帮助我们去解比较复杂的分数。比方,在 积分学里,部分分式是非常有用的。

部分分式分解

我现在来做个示范。

这叫"部分分式分解",像这样:

一、把下面化为因式。

二、每个因式写成一个部分分式

三、 全部乘以下面的式,之后式子不再是分数了

四、现在来找常数!

代入下面的式子的根("零点")可能会有用:

得到答案了:

那相当容易!……老实说,太容易了……

……其实它可以非常困难!

现在我们详细看每一步。

真有理式

这方法只适用于真有理式,就是上面的次数是小于下面的次数的有理式。

次数指数。

真:上面的次数是小于下面的次数。

真:

上面的次数是 1

下面的次数是 3

假:上面的次数是大于或等于下面的次数。

假:

上面的次数是 2

下面的次数是 1

若式子是假的,先去做多项式长除。

把下面化为因式

你自己来把下面化为因式。看代数因式分解。

可是不要化为复数……你可能要把一些因式保留为二次式(叫"不可约二次因式",因为再分解下去就会出现复数了):

例子:(x2-4)(x2+4)

x2-4 可以分解为 (x-2)(x+2)

但 x2+4 只可能分解为复数,所以不要把它分解

我们只能做成这样:

(x-2)(x+2)(x2+4)

故此,因式可以是

线性因式,和

不可约二次因式

的组合

当你有一个二项式,你便需要包括这部分分式:

B1x + C1(你的二项式)

有指数的因式

有时候你可能得到一个有指数的因式,像 (x-2)3……

每个从 1 以上的指数都需要一个部分分式。

像这样:

例子:

1(x−2)3

有以下的部分分式:

A1x−2 + A2(x−2)2 + A

(x−2)3

二次式也可以一样:

例子:

1(x2+2x+3)2

有以下的部分分式:

B1x + C1x2+2x+3 + B2x + C2(x2+2x+3)2

有时候用根也解不了

就算用了下面部分的根(零点),你也可能得到未知的常数。

所以下一步是:

合并同类项(x 的指数是相同的项),然后以它为线性方程组来解。

开玩笑!太复杂了!好,我们来看一个例子:

复杂完整的例子

一个复杂的例子!

x2+15(x+3)2 (x2+3)

因为 (x+3)2 的指数是 2,它需要两项(A1 和 A2)。

同时,(x2+3) 是个二次式,所以也需要 Bx + C:

x2+15(x+3)2(x2+3) = A1x+3 + A2(x+3)2 + Bx + Cx2+3

全部乘以 (x+3)2(x2+3):

x2+15 = (x+3)(x2+3)A1 + (x2+3)A2 + (x+3)2(Bx + C)

在x = -3 有个根(因为 x+3=0),所以用它试试:

(-3)2+15 = 0 + ((-3)2+3)A2 + 0

简化为:

24 = 12A2

所以 A2=2

把 2 代入 A2 :

x2+15 = (x+3)(x2+3)A1 + 2x2+6 + (x+3)2(Bx + C)

展开:

x2+15 = (x3+3x+3x2+9)A1 + 2x2+6 + (x3+6x2+9x)B + (x2+6x+9)C

合并同类项(x的指数是相同的项):

x2+15 = x3(A1+B)+x2(3A1+6B+C+2)+x(3A1+9B+6C)+(9A1+6+9C)

把每个 x 的指数分开来写,写成线性方程组:

x3:

0

=

A1+B

x2:

1

=

3A1+6B+C+2

x:

0

=

3A1+9B+6C

常数:

15

=

9A1+6+9C

简化并整齐地重排:

0

=

A1

+

B

-1

=

3A1

+

6B

+

C

0

=

3A1

+

9B

+

6C

1

=

A1

+

C

好了,去解它!

你可以用你喜欢的方法去解……我就先从第二个方程减去第四个方程:

0

=

A1

+

B

-2

=

2A1

+

6B

0

=

3A1

+

9B

+

6C

1

=

A1

+

C

把第一个方程乘以 2,把结果从第二个方程减去:

0

=

A1

+

B

-2

=

4B

0

=

3A1

+

9B

+

6C

1

=

A1

+

C

现在我们知道 B = -(1/2)。

所以,从第一个方程我们可以算出 A1 = +(1/2)。

接着,从第四个方程我们可以算出 C = +(1/2)。

最后结果:

A1=1/2

A2=2

B=−(1/2)

C=1/2

我们终于得到所有部分分式了:

x2+15

(x+3)2(x2+3)

=

1

2(x+3)

+

2

(x+3)2

+

−x + 1

2(x2+3)

唷!精疲力竭,但终于做好了!

(附注:我花了差不多

一个小时来做这个,因为

当中我犯了两个错误 !)

总结

以真有理式来开始(若不是真有理式,先做多项式长除)

因式分解下面的式子:

线性因式

或/和"不可约"二次因式

每个因式(和每个因式的次方)写成一个部分分式

全部乘以下面的式子

用以下方法来解系数:

代入下面的式子的根

把每个幂(x 的次方)的系数写成一个方程,形成一个线性方程组,然后解它

答案就出来了!

代数索引

代数2索引

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