「次の分数式を部分分数分解せよ。ただし、分解後の分数式の分子の次数はになるようにすること。
(1)
(2)
(3)」このような問題はどのように解けばよいのでしょうか?
(1)
一見部分分数分解できないように見えますが、分母が
と因数分解できるので分解できます。
と因数分解できるので分解できます。
このことから、部分分数分解したものは
とおけます。
両辺にを掛けて分母を払うと
両辺にを掛けて分母を払うと
となり、これは恒等式となります。
を係数比較法で求めます。
右辺を展開して整理すると
両辺の係数を比較すると
これを解くと、より
右辺を展開して整理すると
これをに代入して
より
したがって、は
となります。
(2)
部分分数分解をすると、一見
とおけそうですが、分母をよく見るとなので
と変形できます。
分母の因数が互いに素ではない場合なので、分解したものは
とおけます。
分母の因数が互いに素ではない場合なので、分解したものは
両辺にを掛けて分母を払うと
両辺の係数を比較すると
これを解くとより、これをに代入してとなるから
より
より
したがって、は
となります。
(3)
分母と分子それぞれの次数を比較すると、分子のほうが最高次数が大きくなっています。
と書けるので、まずは整式の割り算をして分子の最高次数を下げます。
また、と因数分解できることから、を部分分数分解したものは
とおけます。
両辺にを掛けて分母を払うと
両辺の係数を比較すると
これを解くとより
これをに代入して
より
したがって、は
となるので、問の分数式を部分分数分解したものは
となります。
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