El método de descomposición en fracciones simples consiste en descomponer un cociente de polinomios en una suma de fracciones de polinomios de menor grado . Se utiliza principalmente en cálculo integral . El requisito más importante es que el grado del polinomio del denominador sea estrictamente mayor que el del numerador.
Características
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Se distinguen 4 casos:
Factores lineales distintos
editar
Donde ningún par de factores es idéntico.
A
1
(
x
+
a
1
)
+
A
2
(
x
+
a
2
)
+
.
.
.
+
A
n
(
x
+
a
n
)
{\displaystyle {\frac {A_{1}}{(x+a_{1})}}+{\frac {A_{2}}{(x+a_{2})}}+...+{\frac {A_{n}}{(x+a_{n})}}}
Donde
A
1
,
A
2
,
.
.
.
,
A
n
{\displaystyle A_{1},A_{2},...,A_{n}\,}
Factores lineales repetidos
editar
Donde los pares de factores son idénticos.
A
1
(
x
+
a
1
)
+
A
2
(
x
+
a
1
)
2
+
.
.
.
+
A
n
(
x
+
a
1
)
n
{\displaystyle {\frac {A_{1}}{(x+a_{1})}}+{\frac {A_{2}}{(x+a_{1})^{2}}}+...+{\frac {A_{n}}{(x+a_{1})^{n}}}}
Donde
A
1
,
A
2
,
.
.
.
,
A
n
{\displaystyle A_{1},A_{2},...,A_{n}\,}
Factores cuadráticos distintos
editar
Donde ningún par de factores es igual.
A
1
x
+
B
1
(
a
1
x
2
+
b
1
x
+
c
1
)
+
A
2
x
+
B
2
(
a
2
x
2
+
b
2
x
+
c
2
)
+
.
.
.
+
A
n
x
+
B
n
(
a
n
x
2
+
b
n
x
+
c
n
)
{\displaystyle {\frac {A_{1}x+B_{1}}{(a_{1}x^{2}+b_{1}x+c_{1})}}+{\frac {A_{2}x+B_{2}}{(a_{2}x^{2}+b_{2}x+c_{2})}}+...+{\frac {A_{n}x+B_{n}}{(a_{n}x^{2}+b_{n}x+c_{n})}}}
Donde
A
1
,
B
1
,
A
2
,
B
2
,
.
.
.
,
A
n
,
B
n
{\displaystyle A_{1},B_{1},A_{2},B_{2},...,A_{n},B_{n}\,}
Factores cuadráticos repetidos
editar
A
1
x
+
B
1
(
a
1
x
2
+
b
1
x
+
c
1
)
+
A
2
x
+
B
2
(
a
1
x
2
+
b
1
x
+
c
1
)
2
+
.
.
.
+
A
n
x
+
B
n
(
a
1
x
2
+
b
1
x
+
c
1
)
n
{\displaystyle {\frac {A_{1}x+B_{1}}{(a_{1}x^{2}+b_{1}x+c_{1})}}+{\frac {A_{2}x+B_{2}}{(a_{1}x^{2}+b_{1}x+c_{1})^{2}}}+...+{\frac {A_{n}x+B_{n}}{(a_{1}x^{2}+b_{1}x+c_{1})^{n}}}}
Donde
A
1
,
B
1
,
A
2
,
B
2
,
.
.
.
,
A
n
,
B
n
{\displaystyle A_{1},B_{1},A_{2},B_{2},...,A_{n},B_{n}\,}
Cómputo de las constantes
editar
Para hallar las constantes, en el caso de factores lineales distintos se puede utilizar la siguiente fórmula:
A
k
=
[
A
(
x
)
B
(
x
)
(
x
+
a
k
)
]
x
=
−
a
k
{\displaystyle A_{k}=\left[{\frac {A(x)}{B(x)}}(x+a_{k})\right]_{x=-a_{k}}}
en donde
k
=
(
1
,
2
,
.
.
.
,
n
)
{\displaystyle k=(1,2,...,n)\,}
Para los otros casos no existe una formulación específica. Sin embargo, estos se pueden resolver simplificando y formando un sistema de ecuaciones con cada una de las
A
k
{\displaystyle A_{k}\,}
A
k
{\displaystyle A_{k}\,}
Sea
x
+
3
(
x
+
1
)
(
x
+
2
)
{\displaystyle {\frac {x+3}{(x+1)(x+2)}}}
x
+
3
(
x
+
1
)
(
x
+
2
)
=
a
x
+
1
+
b
x
+
2
{\displaystyle {\frac {x+3}{(x+1)(x+2)}}={\frac {a}{x+1}}+{\frac {b}{x+2}}}
Necesitamos encontrar los valores a y b
El primer paso es deshacernos del denominador, lo que nos lleva a:
x
+
3
(
x
+
1
)
(
x
+
2
)
=
a
(
x
+
2
)
+
b
(
x
+
1
)
(
x
+
1
)
(
x
+
2
)
{\displaystyle {\frac {x+3}{(x+1)(x+2)}}={\frac {a(x+2)+b(x+1)}{(x+1)(x+2)}}}
Simplificando
x
+
3
=
a
(
x
+
2
)
+
b
(
x
+
1
)
{\displaystyle x+3=a(x+2)+b(x+1)}
El siguiente paso es asignar valores a x, para obtener un sistema de ecuaciones, y de este modo
calcular los valores a y b .
Sin embargo, podemos hacer algunas simplificaciones asignado
x
=
−
2
lo que produce
−
2
+
3
=
a
(
−
2
+
2
)
+
b
(
−
2
+
1
)
c
a
l
c
u
l
a
n
d
o
1
=
−
b
es decir
b
=
−
1
{\displaystyle {\begin{array}{rlr}x&=-2&\;{\mbox{lo que produce}}\\-2+3&=a(-2+2)+b(-2+1)&\;calculando\\1&=-b&\;{\mbox{ es decir}}\\b&=-1\end{array}}}
Para el caso de a observamos que
x
=
−
1
{\displaystyle x=-1}
x
=
−
1
−
1
+
3
=
a
(
−
1
+
2
)
+
b
(
−
1
+
1
)
2
=
a
a
=
2
{\displaystyle {\begin{array}{rlr}x&=-1&{}\\-1+3&=a(-1+2)+b(-1+1)&{}\\2&=a&{}\\a&=2&{}\end{array}}}
Siendo el resultado, el siguiente
x
+
3
(
x
+
1
)
(
x
+
2
)
=
2
x
+
1
+
−
1
x
+
2
{\displaystyle {\frac {x+3}{(x+1)(x+2)}}={\frac {2}{x+1}}+{\frac {-1}{x+2}}}
Sea
x
2
+
3
x
+
1
(
x
+
1
)
3
{\displaystyle {\frac {x^{2}+3x+1}{(x+1)^{3}}}}
Se puede descomponer de esta manera
a
x
+
1
+
b
(
x
+
1
)
2
+
c
(
x
+
1
)
3
{\displaystyle {\frac {a}{x+1}}+{\frac {b}{(x+1)^{2}}}+{\frac {c}{(x+1)^{3}}}}
multiplicando por
(
x
+
1
)
3
{\displaystyle (x+1)^{3}}
(
x
2
+
3
x
+
1
)
(
x
+
1
)
3
(
x
+
1
)
3
=
a
(
x
+
1
)
3
x
+
1
+
b
(
x
+
1
)
3
(
x
+
1
)
2
+
c
(
x
+
1
)
3
(
x
+
1
)
3
{\displaystyle {\frac {(x^{2}+3x+1)(x+1)^{3}}{(x+1)^{3}}}={\frac {a(x+1)^{3}}{x+1}}+{\frac {b(x+1)^{3}}{(x+1)^{2}}}+{\frac {c(x+1)^{3}}{(x+1)^{3}}}}
Simplificando
x
2
+
3
x
+
1
=
a
(
x
+
1
)
2
+
b
(
x
+
1
)
+
c
{\displaystyle x^{2}+3x+1=a(x+1)^{2}+b(x+1)+c}
Procedemos a asignar valores a x, para formar un sistema de ecuaciones
Sea
x
=
0
resulta en
1
=
a
+
b
+
c
Sea
x
=
1
5
=
4
a
+
2
b
+
c
Sea
x
=
−
1
−
1
=
0
+
0
+
c
{\displaystyle {\begin{array}{lrclr}{\text{Sea}}&x&=&0&{\mbox{resulta en}}\\{}&1&=&a+b+c&{}\\{\text{Sea}}&x&=&1&{}\\{}&5&=&4a+2b+c&{}\\{\text{Sea}}&x&=&-1&{}\\{}&-1&=&0+0+c&{}\end{array}}}
Resolviendo el sistema de ecuaciones, tenemos finalmente
x
2
+
3
x
+
1
(
x
+
1
)
3
=
1
x
+
1
+
1
(
x
+
1
)
2
+
−
1
(
x
+
1
)
3
{\displaystyle {\frac {x^{2}+3x+1}{(x+1)^{3}}}={\frac {1}{x+1}}+{\frac {1}{(x+1)^{2}}}+{\frac {-1}{(x+1)^{3}}}}
Tenemos
1
x
(
x
2
+
1
)
{\displaystyle {\frac {1}{x(x^{2}+1)}}}
a
x
+
b
x
+
c
x
2
+
1
{\displaystyle {\frac {a}{x}}+{\frac {bx+c}{x^{2}+1}}}
Multiplicamos por
x
(
x
2
+
1
)
{\displaystyle x(x^{2}+1)}
Tenemos
x
(
x
2
+
1
)
x
(
x
2
+
1
)
=
a
x
(
x
2
+
1
)
x
+
(
b
x
+
c
)
x
(
x
2
+
1
)
x
2
+
1
{\displaystyle {\frac {x(x^{2}+1)}{x(x^{2}+1)}}={\frac {ax(x^{2}+1)}{x}}+{\frac {(bx+c)x(x^{2}+1)}{x^{2}+1}}}
Simplificando
1
=
a
(
x
2
+
1
)
+
(
b
x
+
c
)
x
{\displaystyle 1=a(x^{2}+1)+(bx+c)x}
Ahora podemos asignar valores a x
Si
x
=
0
1
=
a
Si
x
=
1
1
=
2
a
+
(
b
+
c
)
⋅
1
1
=
2
⋅
1
+
b
+
c
−
1
=
b
+
c
Si
x
=
−
1
1
=
2
a
+
(
−
b
+
c
)
⋅
−
1
−
1
=
b
−
c
{\displaystyle {\begin{array}{lrcl}{\text{Si}}&x&=&0\\{}&1&=&a\\{\text{Si}}&x&=&1\\{}&1&=&2a+(b+c)\cdot 1\\{}&1&=&2\cdot 1+b+c\\{}&-1&=&b+c\\{\text{Si}}&x&=&-1\\{}&1&=&2a+(-b+c)\cdot -1\\{}&-1&=&b-c\end{array}}}
Resolviendo el sistema, resulta
a
=
1
b
=
−
1
c
=
0
{\displaystyle a=1\;b=-1\;c=0}
Y el problema se resuelve de esta manera
1
x
(
x
2
+
1
)
=
1
x
+
−
x
x
2
+
1
{\displaystyle {\frac {1}{x(x^{2}+1)}}={\frac {1}{x}}+{\frac {-x}{x^{2}+1}}}
Enlaces externos
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![{\displaystyle A_{k}=\left[{\frac {A(x)}{B(x)}}(x+a_{k})\right]_{x=-a_{k}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0587be37fd2ee704440777be8c95051aadca3ef9)
Datos: Q431617