4. Integrales de funciones racionales
Importante
Funciones racionales son las que se forman como cociente de dos polinomios, por tanto, estamos hablando de integrales de la forma
Antes de hacer nada, debemos tener en cuenta dos cosas:
- Si el grado del numerador es mayor o igual que el del denominador, debemos hacer la división de los polinomios, calculando el cociente y el resto. Hecho esto, y aplicando la regla de la división (dividendo=cociente · divisor + resto), hacemos la siguiente descomposición:
Observa que la primera integral, la sabemos hacer sin problemas pues es la integral de un polinomio, y la segunda, es la integral de una función racional en la que el grado del numerador es menor que el del denominador.
- Si en el numerador aparece la derivada del denominador, la integral será logaritmo neperiano del denominador, pues podría resolverse mediante un cambio de variable llamando "t" al denominador.
Ejemplo
Un primer ejemplo en el que hay que aplicar la división de polinomios al ser el grado del numerador 2 y el del denominador 1:
Importante
Una vez que el grado del numerador es menor que el del denominador y la integral no se puede resolver por cambio de variable, tenemos que recurrir a descomponer en raíces el denominador y en descomponer la función en suma de fracciones simples. Según como sean las raíces del polinomio del denominador distinguimos estos tres casos:
- El denominador solo tiene raíces reales simples.
- El denominador solo tiene raíces reales y alguna de ellas múltiple.
- En el denominador aparece alguna raíz compleja.
Ejemplos resueltos
Caso 1: El denominador solo tiene raíces reales simples
Caso 2: En el denominador aparece alguna raíz real múltiple.
Observa que en ambos casos, hay que comenzar diviendo al ser los grados del numerador mayor, y que después, en la segunda integral, sale una fracción por cada una de las raíces del denomiandor, contando las veces que se repiten.