HOROWITZ
Horowitz-Ostrogradsky方法
Hermite方法避免了完全分解,但仍要求无平方分解和关于的部分分式分解。Horowitz-Ostrogradsky方法则不需要其他工具,通过待定系数法将问题归结为线性方程的求解问题。
设其中
为积分的有理部分,由部分分式的结果可知
,
。求导得到
从而问题归结为求
,
满足
且
,
。以
,
的系数作为未知变量,这是一个至多
维的线性方程组问题。
注1 设
,则Hermite方法的时间复杂度为
[3],其中
为乘法的复杂度。而Horowitz-Ostrogradsky方法的复杂度为
(解线性方程组),尽管渐进意义上后者要比前者慢将近两个量级,但在实践中还是要分析具体情况而定。
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Rothstein-Trager方法
下面的问题是如何求出对数部分,因此我们设无平方因子的首一多项式,并可设
其中
为互不相同的常数,
为无平方因子的首一多项式,两两互素(可以通过合并项来满足这些条件)。求导得到
由于
无平方因子且两两互素可知
记
,则有
及
于是对于
最后一个等式成立是因为
从而
由式(3)可以看出,当我们找出系数后即可通过最大公因子的计算求出
。如何求出
呢?同样的论证可以知道
,而
(此结式称为Rothstein-Trager结式),故求解关于
的方程
即可得到所有的系数
。
例2 设
,
,则Rothstein-Trager结式
。从而方程
有唯一的根
,最大公因子
,故
即为积分结果。 ◇
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注2 Rothstein-Trager方法的时间复杂度为
[3]。
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注3 对于高次Rothstein-Trager结式,其根可能无法显式地表达出来。设
无平方因子,
个根为
(
),不难求得(1)中的
,此时可直接将积分表示为
便于进一步的运算。
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