Module

Décomposition en éléments simples dans \(\mathbb{R}\)

Domaine
Algèbre

Éléments simples de deuxième espèce

Définition Élément simple de deuxième espèce

Un élément simple de deuxième espèce est une fraction rationnelle de la forme

\[\frac{aX+b}{(cX^2+dX+e)^k}\quad\text{avec }(a,b,c,d,e)\in\mathbb{R}^5,\ k\in\mathbb{N}^*\text{ et }\Delta=d^2-4ce<0.\]

Décomposition en éléments simples

Théorème Décomposition unique

Toute fraction rationnelle irréductible s’écrit de façon unique comme somme de sa partie entière, des parties polaires relatives aux pôles réels et d’éléments simples de deuxième espèce.

(admis)

Remarques Remarques

Remarque Autre formulation

Soit \(F=\frac{P}{Q}\), une fraction rationnelle à coefficients réels, écrite sous forme irréductible.

Soit \(Q=\lambda\displaystyle\prod_{k=1}^{p}(X-\alpha_k)^{r_k}\prod_{k=1}^{q}(X^2+b_kX+c_k)^{s_k}\), avec \(b_k^2-4c_k<0\), la factorisation de \(Q\) dans \(\mathbb{R}[X]\).

Alors \(F\) s’écrit de manière unique de la façon suivante :

\[F=E+\sum_{k=1}^{p}\sum_{j=1}^{r_k}\frac{\lambda_{k,j}}{(X-\alpha_k)^j}+\sum_{k=1}^{q}\sum_{j=1}^{s_k}\frac{c_{k,j}X+d_{k,j}}{(X^2+b_kX+c_k)^j}\]

où \((\lambda_{k,j},c_{k,j},d_{k,j})\in\mathbb{R}^3\).

Remarque Calcul des coefficients

Si \(F\) est de partie entière nulle, le calcul de \(\displaystyle\lim_{x\to+\infty}xF(x)\) donne une relation entre certains coefficients. Lorsqu’il ne reste plus qu’un ou deux coefficients à déterminer, on peut substituer à \(X\) une ou deux valeurs simples.

Exemple résolu Décomposition de fractions rationnelles réservé aux comptes