Problema n° 3-b de operaciones con expresiones algebraicas - TP07
Enunciado del ejercicio n° 3-b
Escribir como suma de fracciones parciales la siguiente fracción:
| 30·x5 | = |
| x6 - x4 - x² + 1 |
Solución
| 30·x5 | = |
| x6 - x4 - x² + 1 |
Factorizamos el denominador, aplicando el Teorema del Resto se observa con facilidad que para valores de "x" iguales a "1" y "-1" el resto da cero, dividimos sucesivamente:
| 1 | 0 | -1 | 0 | -1 | 0 | 1 | |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | -1 | -1 | |
| 1 | 1 | 0 | 0 | -1 | -1 | 0 | |
Q(x) = x - 1
C(x) = x5 + x4 - x - 1
R = 0
x6 - x4 - x² + 1 = (x - 1)·(x5 + x4 - x - 1)
| 1 | 1 | 0 | 0 | -1 | -1 | |
| 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | |
| 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 0 | |
Q(x) = x - 1
C(x) = x4 + 2·x³ + 2·x² + 2·x + 1
R = 0
x6 - x4 - x² + 1 = (x - 1)·(x - 1)·(x4 + 2·x³ + 2·x² + 2·x + 1)
| 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | |
| -1 | -1 | -3 | -1 | -1 | |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
Q(x) = x + 1
C(x) = x³ + x² + x + 1
R = 0
x6 - x4 - x² + 1 = (x - 1)·(x - 1)·(x + 1)·(x³ + x² + x + 1)
| 1 | 1 | 1 | 1 | |
| -1 | -1 | 0 | -1 | |
| 1 | 0 | 1 | 0 | |
Q(x) = x + 1
C(x) = x² + 1
R = 0
x6 - x4 - x² + 1 = (x - 1)·(x - 1)·(x + 1)·(x + 1)·(x² + 1)
Armamos la ecuación para la fracción parcial empleando el denominador "(x - 1)²·(x + 1)²·(x² + 1)":
| 30·x5 | = | a | + | b | + | c | + | d | + | e·x + f |
| (x - 1)²·(x + 1)²·(x² + 1) | x - 1 | (x - 1)² | x + 1 | (x + 1)² | x² + 1 |
Multiplicamos los coeficientes por el denominador común:
| 30·x5 = | a·(x - 1)²·(x + 1)²·(x² + 1) | + | b·(x - 1)²·(x + 1)²·(x² + 1) | + | c·(x - 1)²·(x + 1)²·(x² + 1) | + | d·(x - 1)²·(x + 1)²·(x² + 1) | + | (e·x + f)·(x - 1)²·(x + 1)²·(x² + 1) |
| x - 1 | (x - 1)² | x + 1 | (x + 1)² | x² + 1 |
Simplificamos:
30·x5 = a·(x - 1)·(x + 1)²·(x² + 1) + b·(x + 1)²·(x² + 1) + c·(x - 1)²·(x + 1)·(x² + 1) + d·(x - 1)²·(x² + 1) + (e·x + f)·(x - 1)²·(x + 1)²
Calculamos el coeficiente para la raíz del denominador "x - 1":
30·15 = a·(1 - 1)·(1 + 1)²·(1² + 1) + b·(1 + 1)²·(1² + 1) + c·(1 - 1)²·(1 + 1)·(1² + 1) + d·(1 - 1)²·(1² + 1) + (e·1 + f)·(1 - 1)²·(1 + 1)²
30 = a·0·2²·(1 + 1) + b·2²·(1 + 1) + c·0²·2·(1 + 1) + d·0²·(1 + 1) + (e + f)·0²·2²
30 = b·4·2
30 = b·8
b = 15/4
Calculamos el coeficiente para la raíz del denominador "x + 1":
30·(-1)5 = a·(-1 - 1)·(-1 + 1)²·[(-1)² + 1] + b·(-1 + 1)²·[(-1)² + 1] + c·(-1 - 1)²·(-1 + 1)·[(-1)² + 1] + d·(-1 - 1)²·[(-1)² + 1] + [e·(-1) + f]·(-1 - 1)²·(-1 + 1)²
30·(-1) = a·(-2)·0²·(1 + 1) + b·0²·(1 + 1) + c·(-2)²·0·(1 + 1) + d·(-2)²·(1 + 1) + (-e + f)·(-2)²·0²
-30 = d·4·2
-30 = d·8
d = -15/4
Reemplazamos "b" y "d" en la ecuación inicial:
30·x5 = a·(x - 1)·(x + 1)²·(x² + 1) + (15/4)·(x + 1)²·(x² + 1) + c·(x - 1)²·(x + 1)·(x² + 1) + (-15/4)·(x - 1)²·(x² + 1) + (e·x + f)·(x - 1)²·(x + 1)²
Desarrollamos:
30·x5 = a·(x - 1)·(x² + 2·x + 1)·(x² + 1) + (15/4)·(x² + 2·x + 1)·(x² + 1) + c·(x² - 2·x + 1)·(x + 1)·(x² + 1) - (15/4)·(x² - 2·x + 1)·(x² + 1) + (e·x + f)·(x² - 2·x + 1)·(x² + 2·x + 1)
30·x5 = a·(x³ + 2·x² + x - x² - 2·x - 1)·(x² + 1) + (15/4)·(x4 + 2·x³ + x² + x² + 2·x + 1) + c·(x³ - 2·x² + x + x² - 2·x + 1)·(x² + 1) - (15/4)·(x4 - 2·x³ + x² + x² - 2·x + 1) + (e·x + f)·(x4 - 2·x³ + x² + 2·x³ - 4·x² + 2·x + x² - 2·x + 1)
30·x5 = a·(x5 + x4 - x³ - x² + x³ + x² - x - 1) + (15/4)·(x4 + 2·x³ + 2·x² + 2·x + 1) + c·(x5 - x4 - x³ + x² + x³ - x² - x + 1) - (15/4)·(x4 - 2·x³ + 2·x² - 2·x + 1) + (e·x + f)·(x4 - 2·x² + 1)
30·x5 = a·(x5 + x4 - x - 1) + (15/4)·(x4 + 2·x³ + 2·x² + 2·x + 1) + c·(x5 - x4 - x + 1) - (15/4)·(x4 - 2·x³ + 2·x² - 2·x + 1) + e·x5 - 2·e·x³ + e·x + f·x4 - 2·f·x² + f
30·x5 = a·x5 + a·x4 - a·x - a + (15/4)·x4 + (15/4)·2·x³ + (15/4)·2·x² + (15/4)·2·x + 15/4 + c·x5 - c·x4 - c·x + c - (15/4)·x4 + (15/4)·2·x³ - (15/4)·2·x² + (15/4)·2·x - 15/4 + e·x5 - 2·e·x³ + e·x + f·x4 - 2·f·x² + f
30·x5 = a·x5 + a·x4 - a·x - a + (15/4)·x4 + (15/2)·x³ + (15/2)·x² + (15/2)·x + 15/4 + c·x5 - c·x4 - c·x + c - (15/4)·x4 + (15/2)·x³ - (15/2)·x² + (15/2)·x - 15/4 + e·x5 - 2·e·x³ + e·x + f·x4 - 2·f·x² + f
Agrupamos los términos por potencias de "x":
30·x5 = a·x5 + c·x5 + e·x5 + a·x4 + (15/4)·x4 - c·x4 - (15/4)·x4 + f·x4 + (15/2)·x³ + (15/2)·x³ - 2·e·x³ + (15/2)·x² - (15/2)·x² - 2·f·x² - a·x + (15/2)·x - c·x + (15/2)·x + e·x - a + 15/4 + c - 15/4 + f
30·x5 = (a + c + e)·x5 + (a + 15/4 - c - 15/4 + f)·x4 + (15/2 + 15/2 - 2·e)·x³ + (15/2 - 15/2 - 2·f)·x² + (a + 15/2 - c + 15/2 + e)·x - a + c + f
30·x5 = (a + c + e)·x5 + (a - c + f)·x4 + (30/2 - 2·e)·x³ + (-2·f)·x² + (a - c + 30/2 + e)·x - a + c + f
30·x5 = (a + c + e)·x5 + (a - c + f)·x4 + (15 - 2·e)·x³ - 2·f·x² + (a - c + 15 + e)·x - a + c + f
Igualamos y hallamos los coeficientes por potencia:
a + c + e = 30 (1)
a - c + f = 0 (2)
15 - 2·e = 0 ⇒ e = 15/2 (3)
-2·f = 0 ⇒ f = 0 (4)
a - c + e + 15 = 0 (5)
-a + c + f = 0 (6)
Reemplazamos (3) y (4) en las otras ecuaciones:
a + c + 15/2 = 30 (1)
a - c + 0 = 0 (2)
a - c + 15/2 + 15 = 0 (5)
-a + c + 0 = 0 (6)
De (2):
a = c
Reemplazamos en (1):
c + c = 30 - 15/2 ⇒ 2·c = 45/2 ⇒ c = 45/4
Por lo tanto:
a = 45/4
Reemplazamos los coeficientes en la ecuación:
| 30·x5 | = | 45/4 | + | 15/4 | + | 45/4 | + | -15/4 | + | (15/2)·x + 0 |
| (x - 1)²·(x + 1)²·(x² + 1) | x - 1 | (x - 1)² | x + 1 | (x + 1)² | x² + 1 |
Expresamos el resultado:
| 30·x5 | = | 45 | + | 15 | + | 45 | - | 15 | + | 15·x |
| x6 - x4 - x² + 1 | 4·(x - 1) | 4·(x - 1)² | 4·(x + 1) | 4·(x + 1)² | 2·(x² + 1) |
Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina
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Ejemplo, cómo pasar una expresión algebraica a suma de fracciones parciales