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Integrales racionales de raíces reales múltiples

This entry is parte 7 de 9 in the series Integrales indefinidas

Siguiendo con el desarrollo de ejercicios de integrales racionales os voy a desarrollar un ejercicio del caso 2 que ya os describí en este otro artículo. El caso 2 es aquel que trata la integración de cociente de polinomios con raíces reales múltiples en el denominador.

La integral racional a resolver es la siguiente: 

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Primer paso: División de la fracción

Al tratarse de una integral racional con el grado del numerador menor que el del denominador seguiremos la resolución en el segundo paso.

Segundo paso: Descomponer el denominador

Descomponemos por Ruffini el polinomio denominador encontrando 2 raíces reales, pero una con exponente 2 y la otra con exponente 1. Queda confirmado entonces que la integral racional planteada es del caso 2.

El polinomio denominador puede descomponerse en:

Os enseño la descomposición por Ruffini:

Tercer paso: Descomponer en fracciones simples el cociente de polinomios

Descomponemos en fracciones simples el cociente de polinomios de la integral racional. Para ello planteamos la suma de fracciones donde el numerador es una constante a determinar y el denominador cada uno de los binomios de la descomposición del polinomio denominador. A diferencia del caso 1, ahora la raíz con exponente mayor que 1 aporta tantas fracciones como exponente tiene. Los denominadores de estas fracciones se corresponden con binomios de exponente decreciente desde el exponente de la descomposición de Ruffini hasta llegar a exponente 1. Así pues tendremos:

Para determinar las constantes A, B y C:

  1. Sumamos ambas fracciones.
  2. Igualamos los numeradores, ya que los denominadores son el mismo, y obtenemos una igualdad entre polinomios.
  3. Para encontrar A, B y C damos 3 valores a x y resolvemos el sistema de ecuaciones resultante. No obstante, si los valores que damos son los de las raíces obtenidas, calcular 2 de las constantes resulta inmediato. La tercera se resuelve dando un tercer valor cualquiera a x y partiendo del conocimiento de las otras 2 constantes ya calculadas. Yo le he dado el valor 0.

Cuarto paso: Resolución de la integral racional

Una vez obtenida la descomposición en fracciones simples del cociente de polinomios, resolvemos las integrales de dichas fracciones. En este tipo de integral racional obtendremos logaritmos neperianos y potencias de binomios.

Hemos obtenido como solución de la integral racional:

Integrales indefinidas

Integrales racionales de raíces reales simples Integrales racionales de raíces complejas simples

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