2

有理関数の積分

33
0

 P(x),Q(x)

       I=Q(x)P(x) dx

Q(x)=Q1(x)P(x)+R(x)             Q1(x)=q=0tdqxq I=Q1(x) dx+R(x)P(x) dx     (degP>degR)

nP(x)P(x)=anxn+an1xn1+...+a1x+a0      =an(xα1)(xα2)...(xαn)   (αiC)                     (xα)(xα)=x2(α+α)x+αα                                         =x2+βx+γ   (β,γR)P(x)αi,βj,γjRP(x)=an(xα1)n1...(xαk)nk(x2+β1x+γ1)...(x2+βlx+γl)                    (βj24γj<0)

P(x)=an(xα1)n1...(xαk)nk(x2+β1x+γ1)...(x2+βlx+γl)R(x)P(x)

R(x)P(x)=1an(i=1kai1xαi+ai2(xαi)2+...+ain1(xαi)n1+j=1lbjx+cjx2+βjx+γj)=1an(i=1km=1niaim(xαi)m+j=1lbjx+cjx2+βjx+γj)I2:=R(x)P(x) dx=1an(i=1km=1niaim1(xαi)m dx+j=1lbjx+cjx2+βjx+γj dx)=1an(i=1km=1niaim1m(xαi)1m+j=1lbjx+cjx2+βjx+γj dx)                      I3:=bjx+cjx2+βjx+γj dx=bj22x+βj+(2bj cjβj)x2+βjx+γj dx=bj22x+βjx2+βjx+γj dx+(cjbjβj2)dx(x+βj2)2+(4γjβj22)2=bj2log|x2+βjx+γj|+2cjbjβj4γjβj2arctan2x+βj4γjβj2                     

I2=1an(i=1km=1niaim1m(xαi)1m+j=1l(bj2log|x2+βjx+γj|+2cjbjβj4γjβj2arctan2x+βj4γjβj2))                     

Q(x)P(x) dx

=q=0tdqq+1xq+1+1ani=1km=1niaim1m(xαi)1m+1anj=1l(bj2log|x2+βjx+γj|+2cjbjβj4γjβj2arctan2x+βj4γjβj2)+C

投稿日:20201031
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