Décomposer en éléments simples la fraction rationnelle :
Les pôles de cette fraction sont réels (1 et 2),
la décomposition s’écrira donc :
Pour le calcul des cinq constantes, nous proposons deux méthodes, la seconde faisant appel à la division polynomiale suivant les puissances croissantes.
On détermine simplement les numérateurs des fractions de plus haut degré comme suit :
Pour déterminer C, on multiplie F par le
polynôme .
On obtient :
Pour ,
on obtient immédiatement :
De façon analogue, en multipliant F par le polynôme ,
on obtient :
Pour ,
on obtient alors :
Il nous reste à déterminer les constantes A, B et D.
On peut utiliser le fait que l’on a simplement : .
Or, la décomposition en éléments simples (E) nous
donne : .
On dispose ainsi d’une première relation :
Etant donné que les exposants et les constantes des polynômes du dénominateur de la fraction F ne sont pas élevés, on peut obtenir d’autres relations en choisissant des valeurs simples de x :
Pour ,
on a
Avec les valeurs de C et E précédemment
obtenues, il vient :
Soit :
De façon analogue, pour ,
on obtient :
Soit :
Finalement, nous disposons des trois égalités suivantes :
La première égalité permet de transformer les deux autres qui se récrivent comme suit :
On en tire facilement : et
.
La première égalité du système précédent fournit enfin :
et la décomposition en éléments simples de F
s’écrit finalement :
On pose d’abord .
La fraction se récrit alors :
On divise alors le numérateur, polynôme constant égal à 1,
par le polynôme suivant les puissances croissantes à l’ordre 2
(car l’exposant de h au dénominateur de la fraction F vaut
3) :
où le degré du polynôme S est supérieur ou égal à trois.
En identifiant les deux membres de cette égalités, on obtient :
Ce système triangulaire se résout facilement (de la première à la troisième ligne) et on obtient :
,
et
On a donc :
D’où :
Soit, finalement, avec :
(E2)
En identifiant les égalités (E) et (E2), il vient :
,
et
On pose maintenant : .
La fraction se récrit alors :
Comme précédemment, on divise alors le numérateur par le
polynôme suivant les puissances croissantes à l’ordre 1
(car l’exposant de h au dénominateur de la fraction F vaut
2) :
où le degré du polynôme S est supérieur ou égal à deux.
En identifiant les deux membres de cette égalité, on en déduit :
c’est à dire :
On a donc :
D’où :
Soit finalement, avec ,
(E1)
En identifiant les égalité (E) et (E1), on en déduit :
On peut désormais écrire l’expression complète de la décomposition en éléments simples de la fraction F :
La décomposition en éléments simples de la fraction rationnelle F s’écrit :