First, let's detach the whole part of the fraction:
x 4 − x 3 − 2 x 2 + 4 x + 1 x ( x − 1 ) 2 = x 3 ( x − 1 ) x ( x − 1 ) 2 + − 2 x 2 + 4 x + 1 x ( x − 1 ) 2 x 3 ( x − 1 ) x ( x − 1 ) 2 = x 2 x − 1 = x 2 − 1 + 1 x − 1 = ( x + 1 ) ( x − 1 ) x − 1 + 1 x − 1 = = x + 1 + 1 x − 1 \frac{x^4-x^3-2x^2+4x+1}{x(x-1)^2}=\frac{x^3(x-1)}{x(x-1)^2}+\frac{-2x^2+4x+1}{x(x-1)^2}\\
\frac{x^3(x-1)}{x(x-1)^2}=\frac{x^2}{x-1}=\frac{x^2-1+1}{x-1}=\frac{(x+1)(x-1)}{x-1}+\frac{1}{x-1}=\\
=x+1+\frac{1}{x-1} x ( x − 1 ) 2 x 4 − x 3 − 2 x 2 + 4 x + 1 = x ( x − 1 ) 2 x 3 ( x − 1 ) + x ( x − 1 ) 2 − 2 x 2 + 4 x + 1 x ( x − 1 ) 2 x 3 ( x − 1 ) = x − 1 x 2 = x − 1 x 2 − 1 + 1 = x − 1 ( x + 1 ) ( x − 1 ) + x − 1 1 = = x + 1 + x − 1 1
Second, decompose the fraction − 2 x 2 + 4 x + 1 x ( x − 1 ) 2 \frac{-2x^2+4x+1}{x(x-1)^2} x ( x − 1 ) 2 − 2 x 2 + 4 x + 1 to partial fractions:
− 2 x 2 + 4 x + 1 x ( x − 1 ) 2 = A x + B x − 1 + C ( x − 1 ) 2 \frac{-2x^2+4x+1}{x(x-1)^2}=\frac{A}{x}+\frac{B}{x-1}+\frac{C}{(x-1)^2} x ( x − 1 ) 2 − 2 x 2 + 4 x + 1 = x A + x − 1 B + ( x − 1 ) 2 C
Let's multiply both parts of this equation by x ( x − 1 ) 2 x(x-1)^2 x ( x − 1 ) 2 and equate the coefficients at equal powers of x:
− 2 x 2 + 4 x + 1 = A ( x − 1 ) 2 + B x ( x − 1 ) + + C x = A x 2 − 2 A x + A + B x 2 − B x + + C x = ( A + B ) x 2 + + ( − 2 A − B + C ) x + A { A + B = − 2 − 2 A − B + C = 4 A = 1 ⇒ ⇒ { A = 1 B = − 2 − A = − 2 − 1 = − 3 − B + C = 4 + 2 A = 4 + 2 ⋅ 1 = 6 ⇒ ⇒ { A = 1 B = − 3 C = 6 + B = 6 + ( − 3 ) = 3 -2x^2+4x+1=A(x-1)^2+Bx(x-1)+\\
+Cx=Ax^2-2Ax+A+Bx^2-Bx+\\
+Cx=(A+B)x^2+\\
+(-2A-B+C)x+A\\
\begin{cases}
A+B=-2\\
-2A-B+C=4\\
A=1
\end{cases}\Rarr\\
\Rarr\begin{cases}
A=1\\
B=-2-A=-2-1=-3\\
-B+C=4+2A=4+2\cdot1=6
\end{cases}\Rarr\\
\Rarr\begin{cases}
A=1\\
B=-3\\
C=6+B=6+(-3)=3
\end{cases} − 2 x 2 + 4 x + 1 = A ( x − 1 ) 2 + B x ( x − 1 ) + + C x = A x 2 − 2 A x + A + B x 2 − B x + + C x = ( A + B ) x 2 + + ( − 2 A − B + C ) x + A ⎩ ⎨ ⎧ A + B = − 2 − 2 A − B + C = 4 A = 1 ⇒ ⇒ ⎩ ⎨ ⎧ A = 1 B = − 2 − A = − 2 − 1 = − 3 − B + C = 4 + 2 A = 4 + 2 ⋅ 1 = 6 ⇒ ⇒ ⎩ ⎨ ⎧ A = 1 B = − 3 C = 6 + B = 6 + ( − 3 ) = 3
x 4 − x 3 − 2 x 2 + 4 x + 1 x ( x − 1 ) 2 = x + 1 + 1 x − 1 + + 1 x − 3 x − 1 + 3 ( x − 1 ) 2 = x + 1 + 1 x − 2 x − 1 + 3 ( x − 1 ) 2 \frac{x^4-x^3-2x^2+4x+1}{x(x-1)^2}=x+1+\frac{1}{x-1}+\\
+\frac{1}{x}-\frac{3}{x-1}+\frac{3}{(x-1)^2}=\\
x+1+\frac{1}{x}-\frac{2}{x-1}+\frac{3}{(x-1)^2} x ( x − 1 ) 2 x 4 − x 3 − 2 x 2 + 4 x + 1 = x + 1 + x − 1 1 + + x 1 − x − 1 3 + ( x − 1 ) 2 3 = x + 1 + x 1 − x − 1 2 + ( x − 1 ) 2 3
Comments