Алгебраические и трансцендентные функции
В множестве элементарных функций выделяют алгебраические и трансцендентные функции.
Алгебраическими функцияминазывают целые многочлены, рациональные дроби и иррациональные функции.
Например, ; ; .
Трансцендентными функцияминазывают элементарные функции, не являющиеся алгебраическими.
Например, ; ; .
Среди алгебраических функций выделяются целые многочлены и рациональные дроби.
Целым многочленом (полиномом)степени n относительно переменной x называется функция следующего вида:
(1)
здесь — степень многочлена;
– коэффициенты многочлена (числа или параметры);
– старший коэффициент.
Примеры (целые многочлены)
1) – многочлен первой степени;
2) — квадратный трехчлен, или квадратичная функция;
3) — многочлен нулевой степени;
4) - многочлен 10-й степени.
График квадратичной функции
Функция называется квадратичной функцией.
Число называется дискриминантом квадратного трехчлена.
Графиком квадратичной функции является парабола, ее положение относительно координатных осей определяется знаком старшего коэффициента a и значением дискриминанта D (см. таблицу на рис. 59).
Рис.59
Здесь x1, x2 — это нули квадратичной функции,
вычисленные как корни квадратного уравнения Þ , если ;
— абсцисса вершины параболы (точка экстремума);
— ордината вершины (экстремум квадратичной функции).
Иррациональные функции— это такие алгебраические функции , у которых выражение содержит корни различных степеней.
Например, 1) ; 2) ; 3) .
Рациональные дроби
Рациональной дробью (рациональной функцией)называется функция, записанная как отношение двух целых многочленов:
, (2)
где , .
Например,
; ; .
Рациональная функция (2) называется правильной рациональной дробью, если степень многочлена в числителе меньше степени многочлена в знаменателе, то есть если , и называется неправильной рациональной дробью, если степень многочлена в числителе больше или равна степени многочлена в знаменателе, то есть если .
Например, в предыдущем примере: — правильная рациональная дробь,
и — это неправильные рациональные дроби.
Делением многочлена на многочлен «в столбик» любую неправильную рациональную дробь можно представить в виде суммы целого многочлена и правильной рациональной дроби. Эта процедура называется выделением целой части в неправильной рациональной дроби.
Примеры (выделение целой части в неправильной рациональной дроби)
1) , | так как | |
2) , | так как |
Простейшими (элементарными) рациональными дробяминазываются следующие правильные дроби вида I-IV:
I. II. , k = 2, 3… | III. , IV. , k = 2, 3,… |
при этом D = b2 – 4ac < 0, так что уравнение ax2 + bx + c = 0 не имеет корней на . |
Справедливо следующее важное свойство правильных рациональных дробей.
Свойство (о разложении правильной рациональной дроби на сумму простейших дробей) |
Любую правильную рациональную дробь можно единственным образом представить в виде суммы простейших дробей вида I, II, III, IV. Для этого нужно: 1) многочлен в знаменателе правильной рациональной дроби разложить на произведение линейных и квадратичных сомножителей с действительными коэффициентами; 2) записать простейшие дроби для каждого множителя знаменателя: для простого множителя записать дробь вида I : для кратного линейного множителя записать сумму дробей вида I и II : для квадратичного множителя записать дробь вида III: ; для кратного квадратичного множителя записать сумму дробей вида III, IV: ; 3) неопределённые коэффициенты в числителях простейших дробей найти из условия тождественного равенства исходной дроби и записанной суммы простейших дробей. |
Примеры (разложение правильных рациональных дробей на сумму
простейших дробей)
1)
2)
3)
4)
Вычислим неопределенные коэффициенты в разложениях 1) и 3):
1)
так как тождественно равны две дроби с одинаковыми знаменателями, то тождественно равны их числители:
1 º A(x + 3) + B(x – 2); (*)
вычисляем числа А и В, используя метод частных значений x, суть которого состоит в следующем: тождественное равенство двух многочленов относительно x означает, что равны значения этих многочленов при любых частных значениях x;
в рассматриваемом примере удобными частными значениями x являются x = 2 и x = -3. подставим эти значения x в последнее равенство (*):
при x = 2 получим
при x = –3 получим
вычислив неопределенные коэффициенты, обязательно нужно делать проверку получившемуся разложению:
таким образом, неопределенные коэффициенты вычислены верно, и разложение правильной рациональной дроби на простейшие дроби имеет вид:
;
3)
для нахождения чисел А, В, С можно также использовать способ приравнивания коэффициентов при одинаковых степенях x, который основан на следующем свойстве целых многочленов: тождественное равенство двух многочленов означает совпадение их коэффициентов при одинаковых степенях x;
в рассматриваемом примере в последнем равенстве справа раскроем скобки и приведем подобные по x:
приравниваем коэффициенты при x2: | |
приравниваем коэффициенты при x1: | |
приравниваем коэффициенты при x0: |
в результате получилась система трёх линейных уравнений относительно трёх неизвестных А, В, С. Решаем эту систему:
таким образом, неопределенные коэффициенты вычислены. Подставляем их в искомое разложение и обязательно делаем проверку:
— верно.
Ответ:
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 456;