Also gut, auf gehts!
Wir fangen mal mit dem Zähler an: x4-4x3+4x2. Da fällt (hoffetlich) auf, dass wir x2 ausklammern können. Dadurch wird unser Zähler zu
x2(x2-4x+4)
Bei dem zweiten Faktor könnte einem jetzt auffallen, dass das eine binomische Formel ist. Alternativ nutzt man klassisch die Mitternachtsformel und findet x1/2=2. Daher können wir unseren Zähler auch schreiben als
x2(x-2)2
Das ist die vollständige Linearfaktorzerlegung des Zählers. Jetzt geht's mit dem Nenner weiter: x5-8x3+16x. Auch hier können wir zunächst x ausklammern:
x(x4-8x2+16)
Nun suchen wir noch die Nullstellen des zweiten Faktors:
x4-8x2+16 = 0
Da müsste einem auffallen, dass der erste Exponent das doppelte des zweiten ist. Das ist ein deutlicher Hinweis, dass Substitution hier angebracht ist:
x4-8x2+16 = 0 |z=x2
z2-8z+16 = 0
Diese Gleichung kann mit der Mitternachtsformel gelöst werden, man findet z1/2=4. Das ist jetzt aber noch nicht der gesuchte x-Wert, sondern ein Wert für z. Daher: Rücksubstitution!
z=x2
4=x2 |Wurzel
x1=2 und x2=-2
Da wir den Wert für z "zweimal", also als doppelte Lösung der z-Gleichung, erhalten haben, finden wir auch diese beiden x-Werte jeweils doppelt. Unser Zähler lässt sich daher schreiben als
x(x+2)2(x-2)2
Mit diesen beiden Resultaten wird unsere Funktion zu
\(\frac{x^4-4x^3+x^2}{x^5-8x^3+16x} = \frac{x^2\cdot (x-2)^2}{x\cdot (x+2)^2\cdot (x-2)^2} = \frac{x}{(x+2)^2}\)
Im zweiten Schritt kürze ich die beiden (x-2)2 und ein x weg, wodurch unser finales Ergebnis entsteht.