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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。 次数是变量最大的指数。 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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