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Aufgabe:

$$\int \limits_{}^{}\frac{x^4-3x^4 + 19x^2 -19x+6}{x^3 -5x^2 +8x-4} dx$$

Dieses Integral soll mit der Partialbruchzerlegung berechnet werden.

Weiß jetzt nicht genau, wie man da vorgehen soll, da auch der Zähler größer als der Nenner ist


Problem/Ansatz:

Polynomdivision: (x5 - 3x4+19x2 - 19x +6):(x3 -5x2 + 8x -4) = x2 + 2x + 2+  \( \frac{17x^2 -27x +14}{x^3 -5x^2 + 8x -4} \)

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Hallo,

Die Polynomdivision ist richtig, es ist$$ \frac{x^{5} - 3x^{4}+19x^{2} - 19x +6}{x^{3 }-5x^{2} + 8x -4} = x^2+2x+2 + \frac{17x^2-27x+14}{x^{3}-5x^{2}+8x-4}$$Für die Partialbruchzerlegung benötigt man ein Produkt im Nenner. Dazu muss man bei einem Polynom die Nullstellen finden. Die erste findet man durch Raten - es ist \(x_1=1\) eine Nullstelle. Also führt man eine weitere Polynomdivision durch$$\frac{x^{3}-5x^{2}+8x-4}{x-1} = x^2-4x+4 = (x-2)^2$$Und dem Ergebnis sieht man bereits an, dass es sich um eine bekannte binomische Formel handelt. Falls man das nicht sieht, hilft die pq-Formel.

Der Ansatz für die Partialbruchzerlegung ist also$$\frac{17x^2-27x+14}{(x-1)(x-2)^2} = \frac{A}{x-1} + \frac B{x-2} + \frac C{(x-2)^2} $$das ist ein wenig viel Algebra .. deshalb erspare ich mir hier die Details. Falls Du dazu Fragen hast, so melde Dich bitte. Die Lösung ist \(A= 4\), \(B=13\) und \(C=28\).

Schlußendlich ist somit folgende Reihe von Integralen zu lösen$$\int \frac{x^{5} - 3x^{4}+19x^{2} - 19x +6}{x^{3 }-5x^{2} + 8x -4}\,\text dx \\ = \int x^2\,\text dx + \int 2x\,\text dx + \int 2\,\text dx + \int \frac{4}{x-1}\,\text dx + \int \frac{13}{x-2}\,\text dx + \int \frac{28}{(x-2)^2}\,\text dx$$Tipp:$$\int \frac 4{x-1}\,\text dx = 4\ln(x-1) + C \\ \int \frac {28}{(x-2)^2}\,\text dx = \frac{28}{2-x} +C$$Gruß Werner

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Hallo,

zuerst Polynomdivision:

(x^5  - 3x^4          + 19x^2  - 19x +  6) : (x^3 - 5x^2 + 8x - 4)  =  x^2 + 2x + 2  Rest 17x^2 - 27x + 14 
x^5  - 5x^4  +  8x^3  - 4x^2           
—————————————————————————————————
      2x^4  - 8x^3  + 23x^2  - 19x +  6
      2x^4  - 10x^3  + 16x^2  - 8x    
      —————————————————————————————
              2x^3  +  7x^2  - 11x +  6
              2x^3  - 10x^2  + 16x - 8
              ——————————————————————————
                      17x^2  - 27x + 14

-------->

∫\( \left(x^{2}+2 x+2\right) dx+  ∫\frac{17 x^{2}-27 x+14}{x^{3}-5 x^{2}+8 x-4} \) dx

-------->\(\ ∫\frac{17 x^{2}-27 x+14}{x^{3}-5 x^{2}+8 x-4} \) dx

\( \frac{17 x^{2}-27 x+14}{(x-2)^{2}(x-1)}=\frac{A}{x-2}+\frac{B}{(x-2)^{2}}+\frac{C}{x-1} \)


A= 13

B=28

C=4

usw.

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