Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
College aantekeningen

Differentiation By Partial Fractions

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
7
Geüpload op
10-12-2021
Geschreven in
2021/2022

This document contains illustrations on how to go about partial fraction calculations.

Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

7.4 Integration by Partial Fractions
The method of partial fractions is used to integrate rational functions. That is, we want to compute

P( x )
Z
dx where P, Q are polynomials.
Q( x )

R( x )
First reduce1 the integrand to the form S( x ) + Q( x )
where °R < °Q.


Example Here we write the integrand as a polynomial plus a rational function x+7 2 whose denom-
inator has higher degreee than its numerator. Thankfully, this expression can be easily integrated
using logarithms.

x2 + 3 x ( x + 2) − 2x + 3 −2( x + 2) + 4 + 3 7
= = x+ = x−2+
x+2 x+2 x+2 x+2
x2 + 3 7 1
Z Z
=⇒ dx = x−2+ dx = x2 − 2x + 7 ln | x + 2| + c
x+2 x+2 2

What if °Q ≥ 2?

If the denominator Q( x ) is quadratic or has higher degree, we need another trick:
R( x )
Theorem. Suppose that °R < °Q. Then the rational function Q( x )
can be written as a sum of fractions of the
form

A Ax + B
( ax + b)m ( ax2+ bx + c)n

where A, B, a, b, c are constants and m, n are positive integers.

Expressions such as the above can all be integrated using either logarithms or trigonometric substi-
tutions.


Example With a little experimenting, you should be convinced that

3x2 + 2x + 3 3 2
3
= +
x +x x 1 + x2

It follows that

3x2 + 2x + 3
Z
dx = 3 ln | x | + 2 tan−1 x + c
x3 + x

The burning question is how to find the expressions in the Therorem. The approach depends on
the form of the denominator Q( x ).
1 By Long Division or some other Torture. . .


1

, Case 1: Distinct Linear Factors
Suppose that our denominator can be factorized completely into distinct linear factors. That is
Q( x ) = ( x − a1 )( x − a2 ) · · · ( x − an )
where the values a1 , . . . , an are all different.2
Theorem. For such a Q, there exist constants A1 , . . . , An such that
n
R( x ) Ai A1 An
=∑ = +···+ (∗)
Q( x ) i =1
x − a i x − a 1 x − an
whence the integral can be easily computed term-by-term:
n n
R( x ) Ai
Z Z
dx = ∑ dx = ∑ Ai ln | x − ai | + c
Q( x ) i =1
x − ai i =1

We find the constants Ai by putting the right hand side of (∗) over the common denominator Q( x )
R( x ) R( x ) A1 An
= = +···+
Q( x ) ( x − a1 ) · · · ( x − a n ) x − a1 x − an
and comparing numerators.

Examples
1. According to the Theorem, there exist constants A, B such that
x+8 x+8 A B
= = +
x2 +x−2 ( x − 1)( x + 2) x−1 x+2
Summing the right hand side, we obtain
x+8 A ( x + 2) + B ( x − 1)
=
( x − 1)( x + 2) ( x − 1)( x + 2)
Since the denominators are equal, it follows that the numerators are equal:
x + 8 = A ( x + 2) + B ( x − 1)
This is a relationship between A, B which holds for all3 x: every value of x gives a valid rela-
tionship between A and B. Evaluating at x = 1 and x = −2 gives two very simple expressions:
x=1: 9 = 3A =⇒ A = 3
x = −2 : 6 = −3B =⇒ B = −2
Putting it all together, we have
x+8 3 2
Z Z
2
dx = − dx = 3 ln | x − 1| − 2 ln | x + 2| + c
x +x−2 x−1 x+2
| x − 1|3
= ln +c
| x + 2|2
2 We assume for clarity that the leading term of Q( x ) is x n (coefficient 1). If not, absorb it into the numerator!
3 You might worry that it doesn’t when x = 1 or x = −2 because of the denominator. The fact fact that polynomials are
continuous combined with x + 8 = A( x + 2) + B( x − 1) everywhere else guarantees that we have equality everywhere.


2

Geschreven voor

Instelling
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
10 december 2021
Aantal pagina's
7
Geschreven in
2021/2022
Type
College aantekeningen
Docent(en)
Leah
Bevat
Alle colleges

Onderwerpen

$7.99
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
rodneyanyonyi

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
rodneyanyonyi Jomo Kenyatta University Of Agriculture And Technology
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
-
Lid sinds
4 jaar
Aantal volgers
0
Documenten
0
Laatst verkocht
-

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen