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Partialbruchzerlegung: A1,A2,B,C bestimmen
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 13:27 Mi 05.03.2008
Autor: masa-ru

Aufgabe
$ [mm] \integral_{}^{}{\bruch{1-x}{x^2(x^2+1)}\cdot{} dx} [/mm] $

$ [mm] \integral_{}^{}{\bruch{1-x}{x^2(x^2+1)}\cdot{} dx} [/mm] $
OK, hier ist die PBZ gefragt.

bzw. Nullstellen des Nenners: auf anhieb sieht man hier x=0 ist eine bzw eine doppelte?
ich kann diese PBZ regel nicht ganz follgen wenn ich eine doppelte NST. habe

z.B. doppelte NST.: x= 1 => (x-1)

also die PBZ wäre hier [mm] \bruch{A1}{(x-1)} [/mm] + [mm] \bruch{A2}{(x-1)^2} [/mm]

aber wenn ich eine doppelte nullstelle bei x=0 habe ?

wäre hier die PBZ  [mm] \bruch{A1}{x} [/mm] + [mm] \bruch{A2}{x^2} [/mm] ???


wenn das obere stimmt wäre in dem BSP die vollständige PBZ

[mm] $\bruch{1-x}{x^2(x^2+1)}=\bruch{A1}{x} [/mm] + [mm] \bruch{A2}{x^2} [/mm] + [mm] \bruch{Bx+C}{(x^2+1)}$ [/mm]

[mm] $(x^2+1)$ [/mm] ist ein irreduzierbares Polynom deswegen die Bx+C schreibweise.

ist es bis hier richtig ?

zuerst den Hauptnenner des rechten teils.

[mm] \bruch{A1}{x} [/mm] + [mm] \bruch{A2}{x^2} [/mm] + [mm] \bruch{Bx+C}{(x^2+1)} [/mm] =  [mm] \bruch{A1x(x^2+1) + A2(x^2+1) + (Bx+C)*x^2}{(x^2+1)*x^2} [/mm]

zähler = zähler ...

Dann muss man noch A1,A2,B,C bestimmen, unter verwendung der nullstellen, oder was anderem was passen würde.

(x-1) = [mm] A1x*(x^2+1) [/mm] + [mm] A2*(x^2+1) [/mm] + [mm] (Bx+C)*x^2 [/mm]

x=0 => -1 = 0 + A2 + 0 => A2 = -1

aber ich finde keine werte mit denen ich hier weiter machen kann.
wenn meine vorgehensweise stimmt, wie sollte man an dieser stelle weiter machen ?

mfg
masa


        
Bezug
Partialbruchzerlegung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 13:40 Mi 05.03.2008
Autor: Martinius

Hallo,

> [mm]\integral_{}^{}{\bruch{1-x}{x^2(x^2+1)}\cdot{} dx}[/mm]
>  
> [mm]\integral_{}^{}{\bruch{1-x}{x^2(x^2+1)}\cdot{} dx}[/mm]
>  OK,
> hier ist die PBZ gefragt.
>  
> bzw. Nullstellen des Nenners: auf anhieb sieht man hier x=0
> ist eine bzw eine doppelte?
>  ich kann diese PBZ regel nicht ganz follgen wenn ich eine
> doppelte NST. habe
>  
> z.B. doppelte NST.: x= 1 => (x-1)
>  
> also die PBZ wäre hier [mm]\bruch{A1}{(x-1)}[/mm] +
> [mm]\bruch{A2}{(x-1)^2}[/mm]
>  
> aber wenn ich eine doppelte nullstelle bei x=0 habe ?
>  
> wäre hier die PBZ  [mm]\bruch{A1}{x}[/mm] + [mm]\bruch{A2}{x^2}[/mm] ???
>  
>
> wenn das obere stimmt wäre in dem BSP die vollständige PBZ
>  
> [mm]\bruch{1-x}{x^2(x^2+1)}=\bruch{A1}{x} + \bruch{A2}{x^2} + \bruch{Bx+C}{(x^2+1)}[/mm]
>  
> [mm](x^2+1)[/mm] ist ein irreduzierbares Polynom deswegen die Bx+C
> schreibweise.
>  
> ist es bis hier richtig ?

Jawohl, richtig.

>  
> zuerst den Hauptnenner des rechten teils.
>  
> [mm]\bruch{A1}{x}[/mm] + [mm]\bruch{A2}{x^2}[/mm] + [mm]\bruch{Bx+C}{(x^2+1)}[/mm] =  
> [mm]\bruch{A1x(x^2+1) + A2(x^2+1) + (Bx+C)*x^2}{(x^2+1)*x^2}[/mm]
>  
> zähler = zähler ...
>  
> Dann muss man noch A1,A2,B,C bestimmen, unter verwendung
> der nullstellen, oder was anderem was passen würde.
>  
> (x-1) = [mm]A1x*(x^2+1)[/mm] + [mm]A2*(x^2+1)[/mm] + [mm](Bx+C)*x^2[/mm]
>  
> x=0 => -1 = 0 + A2 + 0 => A2 = -1

Oben hattest Du gesagt, der Zähler deiner Funktion heißt

(1-x) = [mm]A1x*(x^2+1)[/mm] + [mm]A2*(x^2+1)[/mm] + [mm](Bx+C)*x^2[/mm]

Demnach

x=0 => 1 = 0 + A2 + 0 => A2 = 1



> aber ich finde keine werte mit denen ich hier weiter machen
> kann.
>  wenn meine vorgehensweise stimmt, wie sollte man an dieser
> stelle weiter machen ?


Jetzt nimmst Du einfach drei weitere ganz beliebige Zahlen, die Du nacheinander für x einsetzt, praktischerweise möglichst klein, so z. B.
-1,1,2 oder 1,2,3 oder...

Dann bekommst ein LGS mit 4 Gleichungen für deine 4 Variablen.


LG, Martinius


Bezug
                
Bezug
Partialbruchzerlegung: Koeffizientenvergleich ...
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 14:46 Mi 05.03.2008
Autor: masa-ru

hallo Martinius,

danke für die Kontrolle :-)

> Demnach
> x=0 => 1 = 0 + A2 + 0 => A2 = 1  [ok]


habe gerade Koeffizientenvergleich   geschaut, damit sollte es auch gehen..

einfach von beiden seiten die Koeffizienten mit der gleichen Potenz gleichsetzen.

übersichtshalber sollte bei diesem langen term der rechte(lange teil) ausgeklamert werden...


$(1-x) =  [mm] A1x\cdot{}(x^2+1) [/mm] $ + $ [mm] A2\cdot{}(x^2+1) [/mm] $ + $ [mm] (Bx+C)\cdot{}x^2 [/mm] $

Farblich dargestellt
----------------------------
[mm] \red{x^3} [/mm]
[mm] \green{x^2} [/mm]
[mm] \blue{x^1} [/mm]
[mm] \gray{x^0} [/mm]

die Gleichung $(1-x) =  [mm] A1x\cdot{}(x^2+1) [/mm] $ + $ [mm] A2\cdot{}(x^2+1) [/mm] $ + $ [mm] (Bx+C)\cdot{}x^2 [/mm] $ etwas umgeschrieben erhält man:

[mm] $\red{0*x^3} +\green{0*x^2}+ (1\blue{-1*x^1}) =\red{A1x^3}+A1x [/mm] + [mm] \green{A2x^2}+\blue{A2} [/mm] + [mm] \red{Bx^3}+\green{Cx^2}$ [/mm]


und nun kann man sich gleichungen aufstellen jeweils mit der gleichen potenzen der beiden seite....

[mm] \red{x^3} [/mm] =>  [mm] \red{0} [/mm] = [mm] \red{A1} [/mm] + [mm] \red{B} [/mm]
[mm] \green{x^2} [/mm] =>  [mm] \green{0} [/mm] = [mm] \green{A2} [/mm] + [mm] \green{C} [/mm]
[mm] \blue{x^1} [/mm] => [mm] \blue{-1} [/mm] = [mm] \blue{A1} [/mm]
[mm] x^0 [/mm] =>  1 = A2

hier kann man bereits schnell A1,A2, einfach ablesen, daruas B und C bestimmen...


mfg
masa

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