当前课程知识点:微积分——极限理论与一元函数 > 第六章 原函数与不定积分 > 第四节 有理函数的积分 > 有理分式函数的化简
刚才我们讲了4个模式的
分式有理函数的不定积分
那么我们现在来看看真正的
一般的一个分式有理函数的不定积分
我们先来讨论什么是一个分式有理函数
一个分式有理函数
它是两个 多项式的除法
其中这个分子是一个n次的多项式
分母是一个m次的多项式
那么如果说n是大于等于m
也就是分子的次数比分母要大
大于等于分母的次数
那么我们把这个分式有理函数
叫做假分式有理函数
反过来来讲如果说n是严格小于m的
我们把它叫做真分式有理函数
我们可以知道一个假分式有理函数
可以转化成一个多项式
和一个真分式有理函数的和
好我们来看这么一个例题
分子是一个4次多项式
x的4次方加上2倍的
x的3次方加上x平方加上3
分母是一个2次多项式x的平方加1
那么分子是一个4次多项式
分母是一个2次多项式
所以分子的次数大于分母的次数
这是一个假分式有理函数
我们通过化简可以发现
它就等于x的平方加上2x
加1加(-2x加3)除以(x平方加1)
所以一个假分式有理函数
可以写成一个多项式
加上一个真分式有理函数
而多项式的系数恰好是
分子的次数减分母的次数
如果大家想象一下
我们要求这么一个分式有理函数的不定积分
那显然这是一个多项式的不定积分
再加上一个真分式有理函数的不定积分
而多项式的不定积分我们已经解决了
所以我们最后要解决的
实际上要解决真分式有理函数的不定积分
所以我们现在直接来讨论一个真分式有理函数
其中分子的次数是严格小于分母的次数
那么回过头去我们再来看一下
我们原来讲过的一些模式
一个真分式有理函数一定能够
写成刚才我们说的四种模式的一个组合
哪四种模式
第一种是A除以(ax加b)
第二种是A除上(ax加b)的某个正整数次方
第三种是(Bx+D)除以(px平方+qx+r)
第四种是(Bx+D)除以(px平方+qx+r)
这个某一个正整数次方
其中p不等于0q方减掉4倍的pr是小于0
我们来看这么一个例子
(2x的平方加上2x加上13)
除以( (x-2)乘上(x平方+1)的平方)
第一我们知道这是一个真分式有理函数
因为分子的次数是2次
分母的次数是22得4加1是5次的多项式
所以这是一个真分式有理函数
而且分母的因式分解
我们都完完全全都知道了
那么这么一个真分式有理函数
可以写成哪些模式的和
第一个模式一定是一个常数除以(x-2)
这一个模式实际上是有
(x-2)这么一个分母的因子得到的
第二个模式写成(BX+C)除以(x平方+1)
这个模式是由分母的
(x平方+1)括弧的平方所引起得到的
第三个模式就是(Dx+E)
除上(x平方加1)括弧的平方
所以我们可以知道
一旦分母的因式分解统统知道的时候
那么一个真的分式有理函数
一定可以通过分母的因式分解的因子写成
我们刚才讲过的这几类模块的和
那么现在我们牵扯到的问题
就是需要求A B C D E
这五个常数到底是什么数
那么为此我们做通分
我们做通分之后
我们发现
它就等于A乘上x平方加1括弧的平方
加上BX加C乘上x减2再乘上x平方加1
再加上Dx加上E乘上x减2除以分母
是刚才同一个分母x减2
再乘上x平方加1括弧的平方
这就是经过了一次通分而已
那么作为两个分式有理函数要相等
分子和分子应该相等
所以我们可以得到2倍的
x平方加上2倍的x加上13
就应该等于A乘上x的平方
加1的平方加上Bx加C再乘以
(x-2)再乘上(x平方加1)
再加上Dx+E再乘上(x-2)
我们把等号右边的多项式给乘开之后
对比一下等号右边的多项式
和等号左边的多项式的同一的次数的系数
我们可以得到关于未知数的
A B C D E五个未知数的
如下的这么一个线性方程组
第一个是A+B=0
第二个是C-2B=0
第三个是2A+B-2C+D=2
好了写不下了
我们再换一行来写
第四个方程是C-2B+E-2D=2
第五个是A-2C-2E=13
A B C D E一共是5个常数
1 2 3 4 5 5个方程构成的一个
线性方程组
我们可以通过代数解线性方程组的办法
我们可以得到
A等于1 B正好是等于-1 C等于-2
D等于-3 E等于-4
所以
A=1 B=-1 C=-2
D=-3 E=-4
我们把这A B C D E代进去之后
我们可以知道
我们可以把这么一个真分式有理函数
变成了这么我们原来讨论过的几块模块的和
好我们来看看关于分式有理函数化简的
最后一个例题
分子是x平方加上3x加1
这是随便写的
分母是x-2的平方乘上x平方
加上x加上2括弧的平方
显然这是一个真分式有理函数
分母的因式分解同样也是知道的
那么这么一个真分式有理函数
我们可以化成下面那些模块的和
那么这个模块是哪些模块
主要的依据就是分母的因式分解
可以化成A除以
分母是x-2的平方
所以有一个(x-2)
加上一个常数B除以一个x-2括弧的平方
这两个模块就把分母的x-2的平方给用完了
分母还有一个是x平方加上x加上2
这时候正好满足1的平方
q的平方减去4q r是小于0的
所以在实数的范围内
这就是不可能再进行因式分解了
那么对于这个平方式的分母的因式的话
我们有下面的模块Cx+D
除以x平方加上x加上2
再加上Ex+F/x平方加上x加上2括弧的平发给你
然后的办法跟刚才一样
通过因式分解
然后对照分子的次数
多项式和另外一个多项式两边恒等的话
又可以得到关于ABCDEF
6个未知数的一个六个方程组构成的一个
线性非齐次的代数方程组
你可以去求出ABCDEF
这么六个常数
然后从而得到我们想要的
这么一个真分式有理函数的化简
那么在这
我们就不再去做了
因为你要求六个线性方程构成的方程组
本身也是一个很花时间的事
如果有时间的话大家可以在课下自己去练习一下
-序言
--序言
-第一节 实数集的界与确界
--实数集的界
--实数集的确界
-第一节思考与练习
--思考题
--练习题
-第二节 函数的概念
--分段函数与隐函数
-第二节思考与练习
--思考题
--练习题
-第三节 函数的运算
--函数的反函数
-第三节思考与练习
--思考题
--练习题
-第四节 函数的初等性质
--函数的凸性
-第四节思考与练习
--思考题
--练习题
-第五节 初等函数
--初等函数
-第五节思考与练习
--思考题
--练习题
-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线
-第一节 数列极限的概念与性质
--无穷大量
-第一节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第一节思考与练习
-第二节 数列极限存在的充分条件
--单调有界收敛定理
-第二节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第二节思考与练习
-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则
-第三节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第三节思考与练习
-第四节 函数极限的概念与性质
--函数极限的概念
--函数极限的性质
-第四节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第四节思考与练习
-第五节 函数极限的运算
-第五节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第五节思考与练习
-第六节 无穷小量及其(阶的)比较
--无穷小量的比较
-第六节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第六节思考与练习
-第一节 连续函数的概念与性质
--间断点的分类
--连续函数的性质
-第一节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第一节 思考与练习
-第二节 闭区间上连续函数的性质
-第二节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第二节 思考与练习
-第三节 函数的一致连续性
--一致连续的概念
-第三节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第三节 思考与练习
-第一节 导数与微分的概念
--导数的概念
--导数的几何意义
--微分概念
-第一节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习
-第二节 导数与微分的运算
--导数的四则运算
--反函数求导法
-第二节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习
-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数
--高阶导数
-第三节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习
-第一节 微分中值定理
--Fermat定理
--Rolle定理
-第一节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第一节 思考与练习
-第二节 L'Hospital 法则
--0/0型不定式
--∞/∞型不定式
--其他形式的不定式
-第二节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第二节 思考与练习
-第三节 函数的单调性与极值
--函数的单调性
--函数的极值
--函数最值的求法
-第三节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第三节 思考与练习
-第四节 函数的凸性与拐点
--函数凸性的判别法
--拐点
--曲线的渐近性
-第四节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第四节 思考与练习
-第五节 Taylor 公式
-第五节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第五节 思考与练习
-第一节 概念与性质
--原函数的概念
--6-1视频纠正
-第一节思考与练习
--思考题
--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习
-第二节 换元积分法
--第一换元法
--第二换元法
-第二节思考与练习
--思考题
--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习
-第三节 分部积分法
--分步积分法
-第四节 有理函数的积分
--html
--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习
-第五节 简单无理式的积分
--无理函数的有理化
--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习
-第一节 积分概念与积分存在条件
--定积分的概念
-- 函数的可积性
--第七章 定积分--第一节思考与练习
-第二节 定积分的性质
--定积分的性质
--定积分性质的应用
-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式
--变上限积分
--复合变限积分
--定积分的计算
--第七章 定积分--第三节思考与练习
-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法
--第七章 定积分--第四节思考与练习
-第五节 定积分的几何应用
--平面区域的面积
--曲线的弧长
--平面曲线的曲率
--第七章 定积分--第五节思考与练习
-第六节 定积分的物理应用
--物理应用简介
-第七节 反常积分
--反常积分
--其他无穷积分
--第七章 定积分--第七节思考与练习
-第一节 数项级数的概念与性质
--第八章 级数--第一节 思考与练习
-第二节 正项级数的收敛判别法
--第八章 级数--第二节 思考与练习
-第三节 任意项级数
--交错项级数
--绝对值判敛法
--第八章 级数--第三节 思考与练习
-第四节 函数级数
--第八章 级数--第四节 思考与练习
-第五节 幂级数
--Abel判别法
--收敛半径与收敛域
--幂级数的分析性质
--幂级数求和
--第八章 级数--第五节思考与练习
-第六节 傅里叶级数
--三角函数的正交性
--第八章 级数--第六节思考与练习