8.10 Часткові дроби
- Page ID
- 54557
Коли дано раціональний вираз, як\(\frac{4 x-9}{x^{2}-3 x}\) це дуже корисно в численні, щоб мати можливість записати його як суму двох простіших дробів на\(\frac{3}{x}+\frac{1}{x-3} .\) кшталт Складна частина намагається перейти від початкового раціонального виразу до більш простих дробів.
Можливо, ви знаєте, як додати дроби і перейти від двох або більше окремих дробів до одного дробу, але як же піти навпаки?
РУБРИКА Розкладання часткової дроб
Розкладання часткових дробів - це процедура, яка змінює додавання дробів з несхожими знаменниками. Найскладніша частина - придумати знаменники кожного окремого часткового дробу. Подивіться, чи зможете ви помітити візерунок.
\(\frac{6 x-1}{x^{2}(x-1)\left(x^{2}+2\right)}=\frac{A}{x}+\frac{B}{x^{2}}+\frac{C}{x-1}+\frac{D x+E}{x^{2}+2}\)
У цьому прикладі повинен бути представлений кожен індивідуальний фактор знаменника. Лінійні коефіцієнти, які піднімаються до потужності, більшої за одиницю, повинні мати кожну наступну потужність, включену як окремий знаменник. Квадратичні члени, які не мають множника на лінійні члени, включаються з чисельником, який є лінійною функцією\(x\). Погляньте на приклади, щоб побачити розкладання часткових дробів на практиці.
Приклади
Раніше вас запитали, як перейти від одного дробу до декількох більш простих дробів. Для розкладання раціонального виразу на суму двох простіших дробів потрібно використовувати декомпозицію часткового дробу.
\(\begin{aligned} \frac{4 x-9}{x^{2}-3 x} &=\frac{A}{x}+\frac{B}{x-3} \\ 4 x-9 &=A(x-3)+B x \\ 4 x-9 &=A x-3 A+B x \end{aligned}\)
Зверніть увагу, що постійний термін -9 повинен дорівнювати постійному терміну\(-3 A\) і що терміни з\(x\) повинні бути рівними, а також.
\(\begin{aligned}-9 &=-3 A \\ 4 &=A+B \end{aligned}\)
Рішення цієї системи дає:
\(A=3, \quad B=1\)
Тому,
\(\frac{4 x-9}{x^{2}-3 x}=\frac{3}{x}+\frac{1}{x-3}\)
Використовуйте часткові дроби, щоб розкласти наступний раціональний вираз.
\(\frac{7 x^{2}+x+6}{x^{3}+3 x}\)
Спочатку множник позначають знаменник і визначають знаменники часткових дробів.
\(\frac{7 x^{2}+x+6}{x\left(x^{2}+3\right)}=\frac{A}{x}+\frac{B x+C}{x^{2}+3}\)
Коли фракції усуваються шляхом множення на РК рівняння стає:
\(7 x^{2}+x+6=A\left(x^{2}+3\right)+x(B x+C)\)
\(7 x^{2}+x+6=A x^{2}+3 A+B x^{2}+C x\)
Зверніть увагу, що квадратний член, лінійний член і постійний член утворюють систему з трьох рівнянь з трьома змінними
\(A+B=7\)
\(C=1\)
\(3 A=6\)
У цьому випадку це легко помітити\(A=2, B=5, C=1\). Часто результуюча система рівнянь є більш складною і виграє від ваших знань розв'язання систем за допомогою матриць.
\(\frac{7 x^{2}+x+6}{x\left(x^{2}+3\right)}=\frac{2}{x}+\frac{5 x+1}{x^{2}+3}\)
Розкладіть наступне раціональне вираз.
\(\frac{5 x^{4}-3 x^{3}-x^{2}+4 x-1}{(x-1)^{3} x^{2}}\)
Спочатку виділяють знаменники часткових дробів.
\(\frac{5 x^{4}-3 x^{3}-x^{2}+4 x-1}{(x-1)^{3} x^{2}}=\frac{A}{x-1}+\frac{B}{(x-1)^{2}}+\frac{C}{(x-1)^{3}}+\frac{D}{x}+\frac{E}{x^{2}}\)
Коли весь дріб множиться\((x-1)^{3} x^{2}\) на результат рівняння до.
\(5 x^{4}-3 x^{3}-x^{2}+4 x-1\)
\(=A(x-1)^{2} x^{2}+B(x-1) x^{2}+C x^{2}+D(x-1)^{3} x+E(x-1)^{3}\)
Множення кожного члена можна робити окремо, щоб бути особливо обережним.
\(A x^{4}-2 A x^{3}+A x^{2}\)
\(B x^{3}-B x^{2}\)
\(C x^{2}\)
\(D x^{4}-3 D x^{3}+3 D x^{2}-D x\)
\(E x^{3}-3 E x^{2}+3 E x-E\)
Групуйте терміни з однаковою силою\(x\) і встановленими рівними відповідному члену.
\(\begin{aligned} 5 x^{4} &=A x^{4}+D x^{4} \\ -3 x^{3} &=-2 A x^{3}+B x^{3}-3 D^{3}+E x^{3} \\ -x^{2} &=A x^{2}-B x^{2}+C x^{2}+3 D x^{2}-3 E x^{2} \\ 4 x &=-D x+3 E x \\ -1 &=-E \end{aligned}\)
З цих 5 рівнянь\(x\) можна розділити кожне. Припустімо, що\(x \neq 0\) тому, що якби це було, то оригінальний вираз буде невизначено.
\(\begin{aligned} 5 &=A+D \\ -3 &=-2 A+B-3 D+E \\ -1 &=A-B+C+3 D-3 E \\ 4 &=-D+3 E \\ -1 &=E \end{aligned}\)
Це система рівнянь п'яти змінних і 5 рівнянь. Деякі з рівнянь можуть бути вирішені за допомогою логіки і підстановки на кшталт\(E=-1, D=-7, A=12\). Ви можете використовувати будь-який метод, що включає детермінанти або матриці. У цьому випадку найпростіше підставити відомі значення в рівняння з одним невідомим значенням, щоб отримати більше відомих значень і повторити.
\(\begin{aligned} B &=1 \\ C &=6 \\ \frac{5 x^{4}-3 x^{3}-x^{2}+4 x-1}{(x-1)^{3} x^{2}} &=\frac{12}{x-1}+\frac{1}{(x-1)^{2}}+\frac{6}{(x-1)^{3}}+\frac{-7}{x}+\frac{-1}{x^{2}} \end{aligned}\)
Розкладіть наступне раціональне вираз.
\(\frac{5 x^{4}-3 x^{3}-x^{2}+4 x-1}{(x-1)^{3} x^{2}}\)
Спочатку виділяють знаменники часткових дробів.
\(\frac{5 x^{4}-3 x^{3}-x^{2}+4 x-1}{(x-1)^{3} x^{2}}=\frac{A}{x-1}+\frac{B}{(x-1)^{2}}+\frac{C}{(x-1)^{3}}+\frac{D}{x}+\frac{E}{x^{2}}\)
Коли весь дріб множиться\((x-1)^{3} x^{2}\) на результат рівняння до.
\(5 x^{4}-3 x^{3}-x^{2}+4 x-1\)
\(=A(x-1)^{2} x^{2}+B(x-1) x^{2}+C x^{2}+D(x-1)^{3} x+E(x-1)^{3}\)
Множення кожного члена можна робити окремо, щоб бути особливо обережним.
\(A x^{4}-2 A x^{3}+A x^{2}\)
\(B x^{3}-B x^{2}\)
\(C x^{2}\)
\(D x^{4}-3 D x^{3}+3 D x^{2}-D x\)
\(E x^{3}-3 E x^{2}+3 E x-E\)
Групуйте терміни з однаковою силою\(x\) і встановленими рівними відповідному члену.
\(\begin{aligned} 5 x^{4} &=A x^{4}+D x^{4} \\ -3 x^{3} &=-2 A x^{3}+B x^{3}-3 D^{3}+E x^{3} \\ -x^{2} &=A x^{2}-B x^{2}+C x^{2}+3 D x^{2}-3 E x^{2} \\ 4 x &=-D x+3 E x \\ -1 &=-E \end{aligned}\)
З цих 5 рівнянь\(x\) можна розділити кожне. Припустімо, що\(x \neq 0\) тому, що якби це було, то оригінальний вираз буде невизначено.
\(\begin{aligned} 5 &=A+D \\ -3 &=-2 A+B-3 D+E \\ -1 &=A-B+C+3 D-3 E \\ 4 &=-D+3 E \\ -1 &=E \end{aligned}\)
Це система рівнянь п'яти змінних і 5 рівнянь. Деякі з рівнянь можуть бути вирішені за допомогою логіки і підстановки на кшталт\(E=-1, D=-7, A=12\). Ви можете використовувати будь-який метод, що включає детермінанти або матриці. У цьому випадку найпростіше підставити відомі значення в рівняння з одним невідомим значенням, щоб отримати більше відомих значень і повторити.
\(\begin{aligned} B &=1 \\ C &=6 \\ \frac{5 x^{4}-3 x^{3}-x^{2}+4 x-1}{(x-1)^{3} x^{2}} &=\frac{12}{x-1}+\frac{1}{(x-1)^{2}}+\frac{6}{(x-1)^{3}}+\frac{-7}{x}+\frac{-1}{x^{2}} \end{aligned}\)
Використовуйте матриці, щоб допомогти вам розкласти наступний раціональний вираз. Підтвердіть рішення шляхом додавання часткових дробів.
\(\frac{5 x-2}{(2 x-1)(3 x+4)}\)
\(\begin{aligned} \frac{5 x-2}{(2 x-1)(3 x+4)} &=\frac{A}{2 x-1}+\frac{B}{3 x+4} \\ 5 x-2 &=A(3 x+4)+B(2 x-1) \\ 5 x-2 &=3 A x+4 A+2 B x-B \\ 5 &=3 A+2 B \\-2 &=4 A-B \end{aligned}\)
\(\left[\begin{array}{cc|c}3 & 2 & 5 \\ 4 & -1 & -2\end{array}\right] \rightarrow \begin{array}{cc}\rightarrow & \cdot 4 & \rightarrow \\ \rightarrow & \cdot 3 & \rightarrow\end{array}\left[\begin{array}{cc|c}12 & 8 & 20 \\ 12 & -3 & -6\end{array}\right] \rightarrow \begin{array}{cc}\rightarrow \\ -I & \rightarrow\end{array}\left[\begin{array}{cc|c}12 & 8 & 20 \\ 0 & -11 & -26\end{array}\right] \rightarrow \begin{array}{cc}\rightarrow & 11 & \rightarrow \\ \rightarrow & .8 & \rightarrow\end{array}\left[\begin{array}{cc|c}132 & 88 & 220 \\ 0 & -88 & -208\end{array}\right]\)
\(\rightarrow I I \quad \rightarrow\)
\(\rightarrow\)\(\left[\begin{array}{cc|c}132 & 0 & 12 \\ 0 & -88 & -208\end{array}\right] \rightarrow \begin{array}{ccc}\rightarrow & \div 132 & \rightarrow \\ \rightarrow & \div-88 & \rightarrow\end{array}\left[\begin{array}{cc|c}1 & 0 & \frac{1}{11} \\ 0 & 1 & \frac{26}{11}\end{array}\right]\)
\(A=\frac{1}{11}, B=-\frac{26}{11}\)
\(\frac{5 x-2}{(2 x-1)(3 x+4)}=\frac{\frac{1}{11}}{2 x-1}+\frac{\frac{26}{11}}{3 x+4}\)
Для підтвердження додаємо дроби.
\(\begin{aligned} \frac{5 x-2}{(2 x-1)(3 x+4)} &=\frac{\frac{1}{11}}{2 x-1}+\frac{\frac{26}{11}}{3 x+4} \\ 5 x-2 &=\frac{1}{11}(3 x+4)+\frac{26}{11}(2 x-1) \\ 55 x-22 &=3 x+4+26(2 x-1) \\ 55 x-22 &=3 x+4+52 x-26 \\ 55 x-22 &=55 x-22 \end{aligned}\)
Розкладіть наступні раціональні вирази. Практикуйте використання матриць хоча б з однією з проблем.
1. \(\frac{3 x-4}{(x-1)(x+4)}\)
2. \(\frac{2 x+1}{x^{2}(x-3)}\)
3. \(\frac{x+1}{x(x-5)}\)
4. \(\frac{x^{2}+3 x+1}{x(x-3)(x+6)}\)
5. \(\frac{3 x^{2}+2 x-1}{x^{2}(x+2)}\)
6. \(\frac{x^{2}+1}{x(x-1)(x+1)}\)
7. \(\frac{4 x^{2}-9}{x^{2}(x-4)}\)
8. \(\frac{2 x-4}{(x+7)(x-3)}\)
9. \(\frac{3 x-4}{x^{2}\left(x^{2}+1\right)}\)
10. \(\frac{2 x+5}{(x-3)\left(x^{2}+4\right)}\)
11. \(\frac{3 x^{2}+2 x-5}{x^{2}(x-3)\left(x^{2}+1\right)}\)
12. Підтвердіть свою відповідь\(\# 1\), додавши часткові дроби.
13. Підтвердіть свою відповідь на #3, додавши часткові дроби.
14. Підтвердіть свою відповідь\(\# 6\), додавши часткові дроби.
15. Підтвердіть свою відповідь на #9, додавши часткові дроби.