Partialbruchzerlegung

Partialbruchzerlegung

Sei f(z)=p(z)q(z) eine rationale Funktion. Hat q die einfachen Nullstellen z1,,zn, also

q(z))ank=1n(zzk)=an(zz1)(zz2)(zzk)

so hat f die Partialbruchzerlegung

f(z)=s(z)+k=1nAkzzk=s(z)+A1zz1++Anzzn

Falls es sich um eine mehrfache Nullstelle handelt wird der Bruch mit der Vielfachen Nullstelle im Nenner mit der Vielfachheit potenziert.

Schritt 1: Polynomdivision

  1. Fall:
    Wenn deg(p)deg(q) gilt, dann muss man eine Polynomdivision durchführen. Dann gilt: p(z)=s(z)q(z)+r(z) mit deg(r)<deg(q).
  2. Fall
    Falls deg(p)<deg(q) ist s(z)=0 und r(z)=p(z)

Schritt 2: Zerlegung des Nenners

Bestimme die Nullstelle des Nenners q(z) und zerlege q so weit wie möglich in Faktoren.

Schritt 3: Ansatz zur Partialbruchzerlegung

Faktor des Nenners Ansatzterm
zz0 Azz0
(zz0)m A1zz0+A2(zz0)2++Ak(zz0)m
(za)2+b2 Cz+D(za)2+b2
((za)2+b2)m C1z+D1(za)2+b2+C2z+D2((za)2+b2)2++Cmz+Dm((za)2+b2)m

Schritt 4: Koeffizienten bestimmen

zwei Möglichkeiten

  1. Koeffizientenvergleich (immer möglich)
  2. Zuhaltemethode: Gibt die Koeffizienten von einfachen Polstellen bzw. den Koeffizient bei der höchsten Potenz eines Pols. Bestimme verbleibenden Koeffizienten durch Koeffizientenvergleich oder durch Einsetzen weiterer Zahlen.

A1z+B1(az2+bz+c)+A2z+B2(az2+bz+c)2+...+Akz+Bk(az2+bz+c)k