(7.4)James Stewart Calculus 5th Edition:Integration of Rational Functions by Partial Fractions


Integration of Rational Functions by Partial Fractions 分式的有理数积分

之前,看见分式
就会想到,需要先合并


(7.4)James Stewart Calculus 5th Edition:Integration of Rational Functions by Partial Fractions_第1张图片

现在求积分,其实是一个逆向的过程
最好分解


(7.4)James Stewart Calculus 5th Edition:Integration of Rational Functions by Partial Fractions_第2张图片

对应的degree情况

多项式degree的概念



这个时候,最高项的次数为n,这个多项式的次数就为n

我们再来看看分式:


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可以化简为:


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这里


例子

我们可以先通过除法,把分式拆分


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最后,单独求积分


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另一种情况

当Q(x)有很多线性因子的时候


我们可以化简成,类似这样的式子



例子

一些例子

例子2


我们根据分母,可以化简为:

对应的分式,我们可以用 待定系数法(很原始,但是还是很好用)
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这样可以知道

化简得:

解对应的线性方程
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可以求得:

最后,化简得:
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注意中间这项

系数是2,求对应的微分也是2x,所以,这里为 1/10


例子3


和前面一样,待定系数法

化简

可得:


所以有:
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可以化简为:


Q(x)的再一种情况

例子

先化简



再分解分母Q(x)



使用待定系数法

化简
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解线性方程


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求得 A=1, B=2, C=-1
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有一种情况

如果分母不可分,例如二次的分母,ax2+bx+c=0,有b2 - 4ac < 0

如果这里面,b为0,则可以化简为:
(b不为0的时候,可以化简为 (x+p)^2 +d 的形式)


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例子

一些例子


例子5


先分解分母
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再待定系数法
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得到对应的线性方程

带入得
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最后化简
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例子6

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先化简
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这个时候,根据 b^2 - 4ac <0,可以判断分母不可分了
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则,需要配成平方数

按对应的思路,做
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又一种情况

如果下面的情况,也满足 b^2 - 4ac <0



则还是化为对应的平方数
最后化成对应形式的和


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例子

一些例子


例子7

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先化简
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可求得:
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剩下的略


例子8


化简

用 待定系数法
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得到线性方程

可以求得:
A=1, B=-1, C=-1, D=1, E=0
代入并且化简,得
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Rationalizing Substitutions 有理化替换

有的时候,对应形式的



可以用u去替换



例子








化简,可得:


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我们由,上面的定理6
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可以知道,这里 定理6中的a为2
则,式子为
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