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FRACCIONES PARCIALES Introducción a las fracciones parciales Sabemos que por adición algebraica, la siguiente operación de suma de fracciones da el resultado indicado. 2 54 22 631 )1)(2( )2(3)1(1 1 3 2 1 2 2 −− − = −−+ −++ = +− −++ = + + − xx x xxx xx xx xx xx El proceso inverso de moverse desde 2 54 2 −− − xx x hacia 1 3 2 1 + + − xx es conocido como solución en fracciones parciales. Para resolver una expresión algebraica en fracciones parciales debe tenerse en cuenta lo siguiente. (i) el denominador debe poder factorizarse. En el ejemplo anterior, 22 −− xx se puede factorizar como )1)(2( +− xx , y (ii) el numerador debe ser de al menos un grado menor que el denominador. En el ejemplo anterior, )54( −x es de grado 1, ya que la mayor potencia de x es x 1 y )2( 2 −− xx es de grado 2. Cuando el grado del numerador es igual o mayor al grado del denominador, el numerador debe ser dividido hasta que se obtenga un numerador de menor grado que el denominador. Existen básicamente tres tipos de fracciones parciales (ver tabla 1), donde f(x) se asume que es de menor grado que el respectivo denominador y donde A, B y C son constantes a ser determinadas. La última expresión cbxax ++2 es una expresión cuadrática que no debe factorizarse obteniendo indeterminaciones o números complejos. Tabla 1 Tipo El denominador contiene Expresión Forma de las fracciones parciales 1 Factores lineales ))()(( )( cxbxax xf +−+ )()()( cx C bx B ax A + + + + + 2 Factores lineales repetidos 3)( )( ax xf + 32 )()()( ax C ax B ax A + + + + + 3 Factores cuadráticos ))(( )( 2 dxcbxax xf +++ )()( 2 dx C cbxax BAx + + ++ + Problemas con factores lineales Ejercicio 1. Resolver la siguiente expresión en fracciones parciales. 32 311 2 −+ − xx x El denominador se puede factorizar como )3)(1( +− xx y el numerador es de un grado menos que el denominador, por lo tanto la expresión puede resolverse en fracciones parciales. )3()1()3)(1( 311 + + − = +− − x B x A xx x Por adición algebraica, tenemos. )3)(1( )1()3( )3)(1( 311 +− −++ = +− − xx xBxA xx x Debido a que los denominadores son exactamente igual en ambos lados de la igualdad, por lo tanto, sus numeradores también lo son. )1()3(311 −++=− xBxAx Para determinar los valores de A y B, se eligen valores de x de tal manera que los términos en A ó en B se vuelvan cero. Si x = 1, entonces 2 4 8 48 )0()4(311 )1()31()1(311 = = = +=− −++=− A A A BA xBA Si x = -3, entonces 5 5 4 20 )4(20 )13()33()3(311 −= −= − = −= −−++−=−− B B B BA Asi, )3( 5 )1( 2 )3)(1( 311 )3( 5 )1( 2 )3)(1( 311 )3()1()3)(1( 311 + − − = +− − + − + − = +− − + + − = +− − xxxx x xxxx x x B x A xx x Ejemplo 2. Resolver la siguiente expresión en fracciones parciales. 23 1 2 2 +− + xx x El denominador es del mismo grado que el numerador, por lo tanto hay que efectuar la división. 13 1 23 2310 2 22 − −+− +−++ x xx xxxx Por lo tanto, )2)(1( 13 1 23 13 1 23 1 22 2 −− − += +− − += +− + xx x xx x xx x Tomemos la parte correspondiente a )2)(1( 13 −− − xx x y resolvámosla en fracciones parciales. )2()1()2)(1( 13 − + − = −− − x B x A xx x Por suma algebraica tenemos, )2)(1( )1()2( )2)(1( 13 )2()1()2)(1( 13 −− −+− = −− − − + − = −− − xx xBxA xx x x B x A xx x Igualando los numeradores tenemos, )1()2(13 −+−=− xBxAx Si x = 1, tenemos, 2 2 )11()21(1)1(3 −= −= −+−=− A A BA Si x = 2, tenemos, 5 5 )12()22(1)2(3 = = −+−=− B B BA Por lo tanto, )2( 5 )1( 2 )2)(1( 13 )2()1()2)(1( 13 − + − −= −− − − + − = −− − xxxx x x B x A xx x La expresión completa queda de la siguiente manera. )2( 5 )1( 2 1 23 1 2 2 − + − −= +− + xxxx x Problemas con factores lineales repetidos Ejemplo 3. Resolver la siguiente expresión en fracciones parciales. 2)2( 32 − + x x El denominador contiene el factor lineal repetido 2)2( −x . 22 )2()2()2( 32 − + − = − + x B x A x x Común denominador 2)2( −x . 22 )2( )2( )2( 32 − +− = − + x BxA x x Igualando los numeradores. BxAx +−=+ )2(32 Si x = 2, entonces B BA = +−=+ 7 )22(3)2(2 Por comparación de término vamos hallar el valor de A. Ya que una identidad es verdadera para todos los valores no conocidos, los coeficientes de los términos similares pueden ser igualados. BAAxx BxAx +−=+ +−=+ 232 )2(32 Términos con x: A=2 Términos sin x: BA +−= 23 Pero sabemos que B = 7, por lo tanto, 2 2 73 723 = = − − +−= A A A Por lo tanto, 22 )2( 7 )2( 2 )2( 32 − + − = − + xxx x Ejemplo 4. Resolver en fracciones parciales la siguiente expresión. 2 2 )1)(3( 1925 −+ −− xx xx El denominador es una combinación de un factor lineal y de un factor lineal repetido. 22 2 )1()1()3()1)(3( 1925 − + − + + = −+ −− x C x B x A xx xx Común denominador 2)1)(3( −+ xx 2 2 2 2 )1)(3( )3( )1)(3()1( )1)(3( 1925 −+ ++ −++− = −+ −− xx xC xxBxA xx xx Igualando los numeradores tenemos, )3( )1)(3()1(1925 22 ++ −++−=−− xC xxBxAxx Si x = -3, tenemos, 2 1632 )33( )13)(33( )13(19)3(2)3(5 22 = = +−+−−+−+ −−=−−−− A A CB A Si x = 1, tenemos, 4 416 )31()11)(31()11(19)1(2)1(5 22 −= =− ++−++−=−− C C CBA Encontremos el valor de B, por comparación de términos. CCx BBxBxAAxAxxx xC xxBxxAxx 3 3221925 )3( )32()12(1925 222 222 ++ −+++−=−− ++ −+++−=−− Términos con x 2 : BA +=5 Pero sabemos que A = 2, por lo tanto, 3 25 = += B B Términos con x: CBA ++−=− 222 Sabemos que A = 2 y C = -4, por lo tanto, 3 2 82 4242 )4(2)2(22 == +− −+−=− −++−=− B B B La expresión completa, en fracciones parciales queda de la siguiente manera. 22 2 )1( 4 )1( 3 )3( 2 )1)(3( 1925 − − − + + = −+ −− xxxxx xx Ejemplo 5. Resolver la siguiente expresión en fracciones parciales. 3 2 )3( 15163 + ++ x xx 323 2 )3()3()3()3( 15163 + + + + + = + ++ x C x B x A x xx Común denominador 3)3( +x , entonces, 3 2 3 2 )3( )3()3( )3( 15163 + ++++ = + ++ x CxBxA x xx Igualando los numeradores, nos queda, CxBxAxx ++++=++ )3()3(15163 22 Si, x = -3, tenemos, 6 )0()0(6 )33()33(15)3(16)3(3 22 22 −= ++=− ++−++−=+−+− C CBA CBA Por comparación de términos encontremos el valor de A y B. CBBxAAxAxxx CBBxxxAxx CxBxAxx +++++=++ +++++=++ ++++=++ 39615163 3)96(15163 )3()3(15163 22 22 22 Términos con x 2 : A=3 Términos con x: BA += 616 Sabemos que A = 3, entonces, B B B =− =− += 2 1816 )3(616 Para verificar, revisemos los términos sin x: CBA ++= 3915 Sabemos que A = 3, B = -2 y C = -6, entonces, 1515 662715 )6()2(3)3(915 = −−= −+−+= La expresión completa en fracciones parciales queda de la siguiente manera. 323 2 )3( 6 )3( 2 )3( 3 )3( 15163 + − + − + = + ++ xxxx xx Problemas con factores cuadráticos Ejemplo 6. Resolver la siguiente expresión en fracciones parciales. )1)(2( 1357 2 2 ++ ++ xx xx Eldenominador es una combinación del factor cuadrático )2( 2 +x y el factor lineal )1( +x . )1()2()1)(2( 1357 22 2 + + + + = ++ ++ x C x BAx xx xx Común denominador )1)(2( 2 ++ xx )1)(2( )2()1)(( )1)(2( 1357 2 2 2 2 ++ ++++ = ++ ++ xx xCxBAx xx xx Igualando los numeradores, obtenemos, )2()1)((1357 22 ++++=++ xCxBAxxx Si x = -1, tenemos, 5 3 15 315 )3()0)((15 )21( )11]()1([13)1(5)1(7 2 2 == = ++−= +−+ +−+−=+−+− C C CBA C BA Por comparación de términos hallemos el valor de B y C. CCxBBxAxAxxx xCxBAxxx 21357 )2()1)((1357 222 22 +++++=++ ++++=++ Términos con x 2 : CA +=7 Sabemos que C = 5, por lo tanto, 2 57 = += A A Términos con x: BA +=5 Sabemos que A = 2, por o tanto, 3 25 = += B B Para comprobar estos valores, revisemos los términos sin x: CB 213 += Sabemos que B = 3 y C = 5, por lo tanto, 1313 10313 )5(2)3(13 = += += La expresión completa en fracciones parciales queda de la siguiente manera. )1( 5 )2( 32 )1)(2( 1357 22 2 + + + + = ++ ++ xx x xx xx Ejemplo 7. Resolver la siguiente expresión en fracciones parciales. )3( 2463 22 32 + −++ xx xxx Los términos como x 2 pueden ser expresados como (x + 0) 2 , por lo que aquí estamos ante un factor lineal repetido. )3()3( 2463 2222 32 + + ++= + −++ x DCx x B x A xx xxx Común denominador )3( 22 +xx , entonces, )3( )( )3()3( )3( 2463 22 2 22 22 32 + ++ +++ = + −++ xx xDCx xBxAx xx xxx Igualando los numeradores, tenemos, )( )3()3(2463 2 2232 DCxx xBxAxxxx ++ +++=−++ Resolvamos los productos indicados. 23 2332 332463 DxCx BBxAxAxxxx ++ +++=−++ Si x = 0, tenemos, 1 33 )0()0( 3)0( )0(3)0()0(2)0(4)0(63 232 332 = = ++++ +=−++ B B DCBB AA Por comparación de términos hallemos a A, C y D. Términos con x 3 : 1]Ecuación [ 2 CA +=− Términos con x 2 : DB +=4 Sabemos que B = 1, por lo tanto, 3)1(4 =⇒+= DD Términos con x: 2 36 = = A A Para comprobar, igualemos los términos independientes (términos sin x). B33 = Sabemos que B =1, por lo tanto, 33 )1(33 = = Usemos la [Ecuación 1] para hallar el valor de C. CA +=− 2 Sabemos que A = 2, por lo tanto, 4 22 22 −= =−− +=− C C C La expresión completa en factores parciales queda expresada de la siguiente manera. )3( 4312 )3( 2463 2222 32 + − ++= + −++ x x xxxx xxx BIBLIOGRAFÍA BIRD, John. ENGINEERING MATHEMATICS. Newnes. Fourth Edition. 2003. Pág: 51 - 56. __________ Notas preparadas por Juan Felipe Muñoz Fernández (http://www.juanfelipe.net). EJERCICIOS DE FRACCIONES PARCIALES PROPUESTOS (Las respuestas se indican entre corchetes) 1. − + − )3( 2 )3( 2 9 12 2 xx- x 2. −− − − − + )3( 2 )1( 5 32 )4(4 2 xxxx x 3. −− +− − − − + )1( 4 )2( 23 )1)(2( 632 xxxxxx xx 4. −++ −− − − + − + 12 2 )1( 3 )4( 7 )12)(1)(4( )182(3 2 xxx xxx xx 5. −+ ++ − + + + )2 6 )3( 2 1 6 89 2 2 xxxx xx 6. −− −− + + − − )1( 3 )3( 2 1 32 14 2 2 xxxx xx 7. +− +−− + − − +− )2( 5 )2( 1 23 )2)(2( 201623 23 xx x xx xxx 8. + − + − + 2 )1( 7 )1( 4 )1( 34 2 xxx x 9. + ++ + −+ )3( 12 2 1 )3( 37 2 2 xxxxx xx 10. − +− − + − − − 3 )2( 4 2 )2( 10 )2( 5 )2( 44305 3 2 xxx x xx 11. +− −+ + + + − − 2 )2( 4 )2( 3 )5( 2 2 2 )2)(5( 2118 xxx xx xx 12. −+ −− − − + + )2( 1 )7 2 ( 32 )2)(7( 13 2 2 xx x xx xx 13. +− − + − + − )3 2 ( 2 )4( 1 )3)(4( 56 2 x x xxx x 14. + −++ + − ++ )5 2 ( 52 2 31 )5( 45515 22 32 x x xx xx xxx 15. +− −++ + − + − + − )8 2 ( 21 2 )1( 2 )1( 3 )8()1( 7204 22 23 x x xx xx xxx 16. +−− −+− = +− − + − − )106 2 (2 35 )2(2 12 )1062)(2( 40422 2 3934 }{ ss s ss ssss sss L θ
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