Del correcto uso de las fracciones parciales.

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1 Del correcto uso de las fraccoes parcales. Rubé Emauel Madrd García. E este opúsculo haré u aálss de lo que hoy llamamos fraccoes parcales, lo cual o es otra cosa que la descomposcó del cocete etre dos polomos, e el cual, el polomo del umerador es de grado meor que el polomo del deomador. Sea 1, 2, a 1, a 2 2 R, 1 xa 1 2 xa 2 (12x(1a22a1 x (xa 1(xa 2 (xa 1(xa 2 Llamado al umerador y al deomador Q(x, obtego: Q(x x (xa 1(xa 2 1 xa 1 2 xa 2 Esto os dce que para alguos úmero reales y exste otros 1 y 2 tales que 1 2 y 1 a 2 2 a 1, más formalmete: S y Q(x so polomos tales que Q(x sea u polomo de segudo grado y que se pueda factorzar e la forma Q(x (x a 1 (x a 2 y sea otro polomo de grado meor que Q(x se ver ca que Q(x 1 xa 1 2 xa 2 Lo ateror muestra a u como u polomo de prmer grado, pero he a rmado que éste podría ser de grado meor a Q(x, así que també exste la posbldad de que fuese de grado cero y ser sólo ua costate, lo cual sucede s 0, es decr, cuado 1 2 Más aú: S los y los a so úmeros reales, etoces: 1

2 1 xa 1 2 xa 2 3 xa 3 (123x2 ( 1a 2 1a 3 2a 1 2a 3 3a 1 3a 2x( 1a 2a 3 2a 1a 3 3a 1a 2 (xa 1(xa 2(xa 3 x 2 x (xa 1(xa 2(xa 3 Dode: a 2 1 a 3 2 a 1 2 a 3 3 a 1 3 a 2 1 a 2 a 3 2 a 1 a 3 3 a 1 a 2 hora dgo, s se puede factorzar a Q(x como Q(x (x a 1 (x a 2 (x a 3 y es de grado meor, Q(x 1 xa 1 2 xa 2 3 xa 3 hora be, segú m desarrollo, es a lo más u polomo de u grado medatamete meor que el grado del polomo Q(x, es decr, de segudo grado, pero podría ser leal o ua smple costate s 0 o s 0 y 0, respectvamete. l cotuar de este modo para sumados fracoaros es fácl ver que: xa 0 (xa j1 6j (xa Dode el umerador del lado derecho de la gualdad so sumas de polomos de grado gual a 1 así que: xa 1 x (xa Para certos reales e relaco co los otros úmeros reales y los a. Deotaré ahora gr(f el grado de certo polomo F. 2

3 sí que s y Q(x so polomos tales que gr (P < gr (Q y además se puede factorzar a Q(x como Q(x (x a, Q(x xa Es smple ver que tee que ser u polomo de grado meor que el polomo Q(x segú m desarrollo, pues es de grado a lo más de 1, lo cual es justo u grado meor (e el mejor de los casos que Q(x, y para que sea dos grados meor, o tres, etcétera que dcho polomo Q(x, las dferetes será cero, dos de ellas, tres, etcétera, segú sea el caso, pudedo alcazar el más extremo cuado es ua costate. Por otro lado s las dsttas y b 1 so úmeros reales, etoces se ver ca lo sguete: 1 xb ::: (xb 1 2 (xb 1 3 k (xb 1 k k (xb 1 1(xb1k 1 2(xb 1 k 2 3(xb 1 k 3 ::: k (xb 1 k k 1 x (xb 1 k o los reales e relacó co los úmeros, b 1. Ua vez más, por razoes aálogas a las aterores, s y Q(x so tales que gr (P < gr (Q y Q(x puede factorzarse como Q(x (x b 1 k, Q(x k (xb 1 De este resultado se puede ver que s e geeral k 6 l, etoces se cumple lo sguete: tee k (xb 1 k 1 x (xb 1 k y l D (xd 1 l 1 x (xd 1 l y al sumar estas formas se 3

4 k 1 x l 1 x (xb 1 k (xd 1 l (xd 1 l kl 1 k 1 k x (xb 1 k (xb 1 l 1 x (xb 1 k (xd 1 l x (xb 1 k (xd 1 l k (xb 1 l l k D (xd 1 (xb 1 D (xd 1 l D (xd 1 sí pues, a rmo que s y Q(x so polomos tales que gr (P < gr (Q y Q(x puede factorzarse como Q(x (x b 1 k (x d 1 l, Q(x k (xb 1 l D (xd 1 Desde luego, como e los aterores casos, es a lo más de grado k l 1 y s ha de ser de grados meores (lo cual puede ser verdad, será pues cuado para certos valores tao, se cumple j m ::: h 0, co, j, m,..., h so dferetes todos etre sí y por supuesto, cada dstta tao estará e depedeca de los valores d 1, b 1 y de los s y s correspodetes. l aplcar repetdas veces lo ateror cocluyo que: 1 P t! x (xa 1 1 (xa 2 2 (xa 3 3 :::(xa t t (xa 1 (xa 2 (xa 3 t N (xa t ::: o todas las letras dsttas de x como costates reales. Y así a rmo que s y Q(x so polomos tales que gr (P < gr (Q y Q(x puede factorzarse como 4

5 Q(x (x a 1 1 (x a 2 2 (x a 3 3 ::: (x a t t, 1 Q(x 2 3 (xa 1 (xa 2 t ::: (xa 3 N (xa t hora, combado lo que hasta aquí he expuesto. Sea y Q(x so polomos tales que gr (P < gr (Q y Q(x (x r, y además F (x y G(x polomos tales que gr (F < gr (G y G(x (x a 1 1 (x a 2 2 (x a 3 3 ::: (x a t t, Q(x F (x G(x t N (xa t R xr 1 (xa 1 2 (xa 2 3 (xa 3 ::: t ::: G(xF (xq(x Q(xG(x N (xa t Por otro lado gr (QG y gr (F Q R xr (xa 1 (xa 2 t, gr (P G t ( 1 gr(p G F Q gr (QG 1 t ( 1 (xa 3 Y así cocluyo que s H(x y T (x so polomos tales que gr (T < gr (H y además H(x puede ser factorzado como H(x (x a 1 1 (x a 2 2 (x a 3 3 :::(x a t t (x r, T (x H(x R xr (xa 1 (xa 2 t ::: (xa 3 N (xa t 5

6 osderado de uevo a cada letra dstta de x como ua costate real, se sgue: 1x 1 a 1x 2 b 1xc 1 2x2 a 2x 2 b 2xc 2 3x3 a 3x 2 b 3xc 3 ::: x a x 2 b xc x a x 2 b xc 0 (x (a x 2 b xc j1 6j (a x 2 b xc El umerdor ateror so sumas de polomos de grado 2 obtego: 1 y así x a x 2 b xc 2 1 x (a x 2 b xc de los otros úmeros,, a, b, c o los úmeros reales y depedetes sí que s y Q(x so polomos tales que gr (P < gr (Q y Q(x a x 2 b x c, Q(x x a x 2 b xc Desde luego, s gr (P < 2 correspodetes dsttas. 1 etoces debe haber certas 0 para sus (Ya s hacer las mecoes que debería a estas alturas ser obvas sobre los úmeros reales y su relacó co otros úmeros segú se opere y sea el grado de los polomos. Por otro lado: 1x 1 a 1x 2 b 1xc 1 2x2 3x3 ::: x (a 1x 2 b 1xc 1 2 (a 1x 2 b 1xc 1 3 (a 1x 2 b 1xc 1 x (a 1x 2 b 1xc 1 (1x1(a1x2 b 1xc 1 1 (2x 2(a 1x 2 b 1xc 1 2 (3x 3(a 1x 2 b 1xc 1 3 :::(x (a 1x 2 b 1xc 1 6

7 2 1 x (a 1x 2 b 1xc 1 sí que s y Q(x so polomos tales que gr (P < gr (Q y Q(x a 1 x 2 b 1 x c 1 Q(x x (a 1x 2 b 1xc 1 De lo ateror, s 6 k x (a 1x 2 b 1xc 1 Y al sumar: 2 1 x 2 1 x k (a 1x 2 b y 1xc 1 2k 1 x (a 1x 2 b 1xc 1 (a 2x 2 b 2xc 2 k (a 2x 2 b 2xc 2 k 2 1 x (a 1x 2 b 1xc 1 xd (a 2x 2 b 2xc 2 x (a 1x 2 b 1xc 1 2k 1 x (a 1x 2 b 1xc 1 (a 2x 2 b 2xc 2 k 2(k 1 r x (a 1x 2 b 1xc 1 (a 2x 2 b 2xc 2 k x (a 1x 2 b 1xc 1 k 2k 1 x (a 2x 2 b 2xc 2 k xd (a 2x 2 b 2xc 2 x (a 1x 2 b 1xc 1 k xd (a 2x 2 b 2xc 2 sí que s y Q(x so polomos tales que gr (P < gr (Q y Q(x a 1 x 2 b 1 x c 1 a2 x 2 b 2 x c 2 k Q(x x (a 1x 2 b 1xc 1 k xd (a 2x 2 b 2xc 2 Y al llevar a este procedmeto al abstracto se obtee: 2( P m 1 (a 1x 2 b 1xc 1 1 (a 2x 2 b 2xc 2 2 (a 3x 2 b 3xc 3 3 :::(a mx 2 b mxc m m 2 3 xd (a 2x 2 b 2xc 2 r x m E xf ::: (a 2x 2 b 2xc 2 M xn (a 2x 2 b 2xc 2 1 k xd (a 2x 2 b 2xc 2 x (a 1x 2 b 1xc 1 7

8 De lo cual etoces a rmo: s y Q(x so polomos tales que gr (P < gr (Q y Q(x a 1 x 2 1 b 1 x c 1 a2 x 2 2 b 2 x c 2 3::: m, a3 x 2 b 3 x c 3 am x 2 b m x c m 1 Q(x ::: 2 3 x xd (a 1x 2 b 1xc 1 (a 2x 2 b 2xc 2 m M xn (a 2x 2 b 2xc 2 E xf (a 2x 2 b 2xc 2 Luego, segú aterores resultados, puedo coclur que s L(x y W (x so qy polomos que cumple gr (L < gr (W y W (x x 2 x y además s y Q(x so polomos co gr (P < gr (Q y Q(x a 1 x 2 b 1 x c 1 1 a2 x 2 b 2 x c 2 2 a3 x 2 b 3 x c 3 3::: am x 2 b m x c m m, q L(x W (x Q(x 3 E xf (a 2x 2 b 2xc 2 ::: m M xn (a 2x 2 b 2xc 2 L(xQ(xW (x W (xq(x 3 E xf (a 2x 2 b 2xc 2 ::: m M xn (a 2x 2 b 2xc 2 Luego se ota que: gr (W Q gr (LQ m q G xh x 2 x q m (q 1 1 x (a 1x 2 b 1xc G xh x x 2 x (a 1x 2 b 1xc 1 xd (a 2x 2 b 2xc 2 xd (a 2x 2 b 2xc 2 8

9 m gr (P W (q 1 Y por lo tato gr (LQ P W gr (W Q 1 sí que s Y (x y Z(x so polomos tales que gr (Y < gr (Z y Z(x a 1 x 2 1 b 1 x c 1 a2 x 2 2 b 2 x c 2 a3 x 2 3 b 3 x c 3 ::: ::: a m x 2 m qy b m x c m x 2 x Y (x Z(x ::: q G xh x x 2 x xd (a 1x 2 b 1xc 1 (a 2x 2 b 2xc 2 m M xn (a 2x 2 b 2xc 2 E xf (a 2x 2 b 2xc 2 Lugo es evdete que se puede combar los resultados para los factores leales e el deomador de u cocete de polomos co estos últmos resultados para cuado los factores del deomador de certo cocete de polomos so cuadrátcos. Notará pues, el lector, que los factores del deomador de certo cocete de polomos los he separado e dos clases, cuado el deomador puede factorzarse s factores repetdos y cuado se factorza co factores repetdos. Más aú, es claro e base a todo lo aterormete realzado que se puede cotuar co este proceso de damete, o mportado s los factores del deomador de certo cocete de polomos so cúbcos, cuártcos, etcétera. La psta para el lector es smple, s los factores resulta ser de algú orde, dré r para el deomador del cocete de polomos, se ha de operar como he hecho Yo ates, hacedo que las sumas parcales tega e el umerador u polomo de u orde medatamete meor, para este caso sería r 1, esto es, cuado los factores era leales, resultaba sumas de fraccoes parcales co umeradores costates, cuado fuero los factores cuadrátcos, resultabas sumas de fraccoes parcales cuyo umerador era leal, así pues, s los factores resultara ser cúbcos, se obtedrá sumas de fraccoes parcales cuyos umeradores deberá ser cuadrátcos, y así de damete, pudedo etre esos resultados, hacer ua combacó de todo lo obtedo. 9

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