分式方程
前言
方程(equation)是指含有未知數的等式。是表示兩個數學式(如兩個數、函數、量、運算)之間相等關系的一種等式,使等式成立的未知數的值稱為“解”或“根”。求方程的解的過程稱為“解方程”。
通過方程求解可以免去逆向思考[小學階段的算術就是一種逆向思考的代表]的不易,直接正向列出含有欲求解的量的等式即可。方程具有多種形式,如一元一次方程(2x-1=0)、二元一次方程(x-2y+1=0)、一元二次方程(x^2-2x-1=0)等等,還可組成方程組求解多個未知數。
在數學中,一個方程是一個包含一個或多個變量的等式的語句。 求解等式包括確定變量的哪些值使得等式成立。 變量也稱為未知數,并且滿足相等性的未知數的值稱為等式的解。
分式方程和整式方程統稱有理方程。其中分式方程是分母含未知數的方程,如(cfrac{2x+1}{x^2-2}-cfrac{3-x}{x+2}=1);整式方程是等號兩邊都為整式的方程,如(x-2y=cfrac{1}{3}x+1)。
初等數學
小學階段
整數、分數和小學的四則運算、數與代數、空間與圖形、簡單統計與可能性、一元一次方程,圓,正負數,立體幾何初步。
初中階段
代數部分:有理數(正數和負數及其運算),實數(根式的運算),平面直角坐標系,基本函數(一次函數,二次函數,反比例函數),簡單統計,銳角三角函數,方程(一元一次方程,二元一次方程組,一元二次方程,三元一次方程組),因式分解、整式、分式、一元一次不等式。
幾何部分:全等三角形,四邊形(重點是平行四邊形及特殊的平行四邊形),對稱與旋轉,相似圖形(重點是相似三角形),圓的基本性質。
高中階段
集合,基本初等函數(指數函數、對數函數,冪函數,高次函數),二次方程根的分布與不等式,柯西不等式,排列不等式,初等行列式,三角函數,解析幾何與圓錐曲線(橢圓,拋物線,雙曲線),復數,數列,高等統計與概率,排列組合,平面向量,空間向量,空間直角坐標系,導數以及相對簡單的定積分。
解題步驟
① 去分母
方程兩邊同時乘以最簡公分母最簡公分母:①系數取最小公倍數;②未知數取最高次冪;③出現的因式取最高次冪;比如分母(2xy)和(3x^2)的最簡公分母為(6x^2y);(quad),將分式方程化為整式方程;若遇到互為相反數時。不要忘了改變符號。
② 移項
移項,若有括號應先去括號括號前面是加號時,去掉括號,括號內的算式不變。括號前面是減號時,去掉括號,括號內加號變減號,減號變加號。去括號法則的依據實際是乘法分配律,要注意,括號前面是"-"時,去掉括號后,括號內的各項均要改變符號,不能只改變括號內第一項或前幾項的符號,而忘記改變其余的符號。若括號前是數字因數時,應利用乘法分配律先將數與括號內的各項分別相乘再去括號,以免發生錯誤,遇到多層括號一般由里到外,逐層去掉括號。(quad),注意變號,合并同類項,把系數化為1,求出未知數的值;
③ 驗根
求出未知數的值后必須驗根,因為在把分式方程化為整式方程的過程中,使用了轉化劃歸思想,我們人為的去掉了分母,這樣就擴大了未知數的取值范圍,可能產生增根中學階段產生增根的數學變形有:兩邊去分母;兩邊平方;兩邊取掉對數;相應地,產生漏根的數學變形有:兩邊添分母;兩邊開平方;兩邊添加對數;。
驗根時把整式方程的根代入最簡公分母,如果最簡公分母等于(0),這個根就是增根。否則這個根就是原分式方程的根。若解出的根都是增根,則原方程無解。
如果分式本身約分了,也要代入進去檢驗。比如(cfrac{(x-1)(x+2)}{x^2-1}=x-2);
在列分式方程解應用題時,不僅要檢驗所得解的是否滿足方程式,還要檢驗是否符合實際問題的題意。
一般的,解分式方程時,去分母后所得整式方程的解有可能使原方程中分母為零,因此要將整式方程的解代入最簡公分母,如果最簡公分母的值不為零,則是方程的解.
★ 特別注意:
(1)注意去分母時,不要漏乘整式項。
(2)増根是分式方程去分母后化成的整式方程的根,但不是原分式方程的根。
(3)増根使最簡公分母等于(0)。
(4)分式方程中,如果(x)為分母,則(x)應不等于(0)。
典例剖析
分式方程
解方程: (cfrac{x}{x-9}-cfrac{36}{x^{2}-14 x+45}=cfrac{2}{x-5})
解:方程兩邊乘((x-9)(x-5)),得(x(x-5)-36=2(x-9))。
解得(x_{1}=9),(x_{2}=-2),
檢驗:當(x=9)時, ((x-9)(x-5)=0),
當(x=-2)時,((x-9)(x-5)
eq 0),
所以原方程的解是(x=-2).
解分式方程的基本思路是將分式方程化為整式方程,具體做法是"去分母”,即方程兩邊同乘最簡公分母,這也是解分式方程的一般思路和做法。
解方程: (cfrac{x}{x+1}=cfrac{2x}{3x+3}+1)
解:兩邊乘(3(x+1)),
得到(3x=2x+(3x+3)),
(3x=5x+3),
(-2x=3),
(x=-cfrac{3}{2})
經檢驗, (x=-cfrac{3}{2})是方程的解
解方程: (cfrac{2}{x-1}=cfrac{4}{x^2-1})
解:兩邊乘((x+1)(x-1)),
整理得到,(2(x+1)=4)
(2x+2=4)
(2x=2)
(x=1)
把(x=1)代入原方程,分母為0,所以(x=1)是增根。
所以原方程無解.
解方程: (cfrac{2}{x+3}=cfrac{1}{x-1})
解: 兩邊乘((x+3)(x-1))
整理得到,(2x-2=x+3)
(2x-x=3+2)
(x=5)
經檢驗,(x=5)是方程的解.
解方程: (2x-3+cfrac{1}{x-5}=x+2+cfrac{1}{x-5})
解:兩邊同時減(cfrac{1}{x-5}),得(x=5),
代入原方程,使分母為(0),所以(x=5)是增根,所以原方程無解!
檢驗格式:把(x=a)帶入最簡公分母,若(x=a)使最簡公分母為(0),則(a)是原方程的增根。若(x=a)使最簡公分母不為零,則(a)是原方程的根。
注意:可憑經驗判斷是否有解。若有解,帶入所有分母計算:若無解,帶入無解分母即可。
關聯高中
解關于(x)的分式不等式(cfrac{1}{x}geqslant 1) .
這個小例題基本上把分式不等式的求解思路都包含在內了。
【錯解】:去分母得到(xleq 1),這是錯誤的,原因是分母可能取到正負兩種可能。
【法1】:分類討論去分母,由于(x
eq 0),故原不等式等價于以下的兩個不等式組:
(egin{cases}&x>0\&1ge xend{cases})或(egin{cases}&x<0\&1leq xend{cases}),解得(0<x leq 1)。
【法2】:穿針引線法,移項得到(cfrac{1-x}{x}ge 0),再變形得到(cfrac{x-1}{x}leq 0),解得(0<x leq 1)。
【法3】:轉化法,由商的符號法則得到,(egin{cases}&x(1-x)ge 0\&x
eq 0end{cases}),解得(0<x leq 1)。
解后反思:受解方程的思維定勢的影響,學生最容易想到法1,但是卻往往注意不到不等式的性質而直接去分母出錯;法2的解法很快速,但是對學生的要求比較高;法3比較慢。
解不等式(cfrac{2}{x+1}<1);
提示:(x<-1或x>1).
總結
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