Integrales de Funciones Racionales mediante Fracciones Parciales

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Calcule integrales de funciones racionales utilizando la descomposición en fracciones parciales: Se incluyen ejemplos con soluciones detalladas, más preguntas y sus soluciones. También se incluyen ejemplos con el grado del numerador mayor o igual al grado del denominador. A continuación, C es la constante de integración.
Se puede utilizar una calculadora en línea de descomposición en fracciones parciales para descomponer funciones racionales.

Ejemplos con Soluciones

Ejemplo 1

Evaluar la integral
\( \displaystyle \int \dfrac{-5x + 11}{x^2+x-2} dx \)
Solución al Ejemplo 1:
Utilizamos la descomposición en fracciones parciales para descomponer el integrando en fracciones más simples.
\( \dfrac{-5x + 11}{x^2+x-2} = \dfrac{2}{x-1} - \dfrac{7}{x+2} \)

Ahora usamos una tabla de integrales para integrar

\( \displaystyle \int \dfrac{-5x + 11}{x^2+x-2} dx = \int \dfrac{2}{x-1} dx - \int \dfrac{7}{x+2} dx = 2 \ln|x - 1| - 7 \ln|x+2| + C \)

Ejemplo 2

Evaluar la integral
\( \displaystyle \int \dfrac{x^2+6x - 3}{(x+3)(x^2+2x+9)} dx \)

Solución al Ejemplo 2:
Una descomposición en fracciones parciales del integrando da
\( \dfrac{x^2+6x - 3}{(x+3)(x^2+2x+9)} = \dfrac{2x+2}{x^2+2x+9} - \dfrac{1}{x+3} \)

Ahora usamos una tabla de integrales para evaluar las integrales
\( \displaystyle \int \dfrac{x^2+6x - 3}{(x+3)(x^2+2x+9)} dx = \int \dfrac{2x+2}{x^2+2x+9} dx - \int \dfrac{1}{x+3} dx \\ = \ln|x^2+2x+9| - \ln|x+3| + C \)


Ejemplo 3

Evaluar la integral
\( \displaystyle \int \dfrac{2x^3 + 10x^2 +11x}{x^2+5x+6} dx \)

Solución al Ejemplo 3:
En este ejemplo, el grado del numerador es mayor que el grado del denominador y, por lo tanto, se realiza una división del numerador por el denominador para escribir el integrando de la siguiente manera:
\( \dfrac{2x^3 + 10x^2 +11x}{x^2+5x+6} = 2x - \dfrac{x}{x^2+5x+6} \)

Una descomposición en fracciones parciales del término \( \dfrac{x}{x^2+5x+6} \) da
\( \dfrac{2x^3 + 10x^2 +11x}{x^2+5x+6} = 2x - \dfrac{x}{x^2+5x+6} = 2x +\dfrac{2}{x+2}-\dfrac{3}{x+3} \)

Usando lo anterior, la integral dada se puede escribir como
\( \displaystyle \int \dfrac{2x^3 + 10x^2 +11x}{x^2+5x+6} dx = \int 2x dx +\int \dfrac{2}{x+2} dx - \int \dfrac{3}{x +3} dx \)

>Usando una tabla de integrales, evaluamos las integrales de la siguiente manera:
\( = x^2 + 2 \ln|x+2| - 3 \ln|x+3| + C \)

Preguntas

Evalúe las siguientes integrales.
1. \( \displaystyle \int \dfrac{-x + 7}{x^2+x-2} dx \)

2. \( \displaystyle \int \dfrac{-8x^2 +23x - 5}{(x+7)(2x^2+x+2)} dx \)

3. \( \displaystyle \int \dfrac{x^4+3x^3+2x^2+7x+9}{x^2+3x+2} dx \)

Soluciones a las Preguntas Anteriores

1.
Descomponer en fracciones más simples: \( \dfrac{-x + 7}{x^2+x-2} = \dfrac{2}{x-1} - \dfrac{3}{x+2} \)
Por lo tanto
\( \displaystyle \int \dfrac{-x + 7}{x^2+x-2} dx = \int (\dfrac{2}{x-1} - \dfrac{3}{x+2}) dx \\ = 2 \ln|x-1| - 3 \ln|x+2| + C \)

2.
Descomponer en fracciones más simples: \( \dfrac{-8x^2 +23x - 5}{(x+7)(2x^2+x+2)} = -\dfrac{6}{x+7} + \dfrac{4x+1}{2x^2+x+2} \)

Por lo tanto \( \displaystyle \int \dfrac{-8x^2 +23x - 5}{(x+7)(2x^2+x+2)} dx = (-\dfrac{6}{x+7} + \dfrac{4x+1}{2x^2+x+2} ) dx \)

\( \qquad = \ln|2x^2+x+2| - 6 \ln|x+7| + C \)

3.
Descomponer en fracciones más simples: \( \dfrac{x^4+3x^3+2x^2+7x+9}{x^2+3x+2} = x^2 + \dfrac{2}{x+1} + \dfrac{5}{x+2} \)

Por lo tanto \( \displaystyle \int \dfrac{x^4+3x^3+2x^2+7x+9}{x^2+3x+2} dx = ( x^2 + \dfrac{2}{x+1} + \dfrac{5}{x+2} ) dx \)

\( \qquad = \dfrac{x^3}{3}+2\ln |x+1|+5 \ln |x+2| + C \)

Más referencias sobre integrales y sus aplicaciones en cálculo.
calculadora en línea de descomposición en fracciones parciales
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