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增根

鎖定
增根,是指方程求解後得到的不滿足題設條件的根。一元二次方程分式方程和其它產生多解的方程在一定題設條件下都可能有增根。在分式方程化為整式方程的過程中,分式方程解的條件是使原方程分母不為零。若整式方程的根使最簡公分母為0,(根使整式方程成立,而在分式方程中分母為0)那麼這個根叫做原分式方程的增根。 [1] 
中文名
增根
外文名
extraneous root
別    名
原分式方程的增根
過    程
分式方程化為整式方程
研究領域
數學
實    質
擴大方程中未知數值的範圍

增根來源

對於分母的值為零時,這個分數無意義,所以不允許分母為0,即本身就隱含着分母不為零的條件。當把分式方程轉化為整式方程以後,這種限制取消了,換言之,方程中未知數的值範圍擴大了,如果轉化後的整式方程的根恰好是原方程未知數的允許值之外的值,那麼就會出現增根。

增根舉例

分式方程有增根,指的是解分式方程時,在把分式方程轉化為整式方程的變形過程中,方程的兩邊同乘了一個可能使分母為零的整式,從而擴大了未知數的取值範圍而產生的未知數的值。 [2] 
解:去分母,x-2=0,
∴x=2。
又因為x-2=0,
∴方程無解
∴方程無意義,X=2是增根。
設方程 A(x)=0 是由方程 B(x)=0 變形得來的,如果這兩個方程的根完全相同(包括重數),那麼稱這兩個方程等價。如果 x=a 是方程 A(x)=0 的根但不是B(x)=0 的根,稱 x=a 是方程的增根;如果x=b 是方程B(x)=0 的根但不是A(x)=0 的根,稱x=b 是方程B(x)=0 的失根

增根非函數方程的增根

在兩非函數方程(如圓錐曲線)聯立求解的過程中,增根的出現主要表現在定義域的變化上。
例如:若已知橢圓
,O為原點座標,A為橢圓右頂點,若橢圓上存在一點P,使OP⊥PA,求橢圓的圓心率的範圍。
解:橢圓上存在一點P,使OP⊥PA,即是以OA為直徑畫圓,要求與橢圓有除了A(a,0)以外的另外一個解。所以聯立橢圓和圓的方程:
因為有兩個根,所以
而正解卻是
由(*)得
然而問題出在,無論怎麼取,只要
,好像△永遠都大於0。
於是我們取e=1/2
假設
即可得橢圓
···①
與圓
···②
聯立即可得
···(*)
有十字相乘
顯然 此時
是增根
帶入①式
帶入②式
帶入(*)式
可知這裏的確是產生了一個增根,而且在解題過程中不能通過任何方式排除,這説明多個非函數方程聯立求解時,方程本身無法限制x的取值。一般來説,直線與圓錐曲線的聯立並沒有出現過算出兩個解,還需要帶回去根的情況,大概是因為圓錐曲線不是函數,而直線是函數的原因
注意:
1.不是任何的兩個非函數方程聯立都會產生增根。例如不是函數,但求兩個圓的交點,不會產生增根。
2.增根的產生和定義域有關係,但沒有絕對的關係。不能説聯立方程時,將x定義域擴大或縮小就必然會引起增根。如上述例題中,①式定義域(-2,2) ②式定義域(0,2)大多數人是在②式中,用x表示y,寫成
,再帶入①式,產生了增根。但是如果我們在①式中用x表示y,寫成
,再帶入②式,我們依然會得到增根。
下面列出兩種必然會出現增根的一般式:
橢圓與拋物線增根
橢圓
(和拋物線
聯立方程式得:
韋達定理
可知,若
,則
,出現原因是忽略了
中的隱含定義域x>0。聯立方程式求解誤認為x∈R(另外我們還知道
)。
雙曲線與拋物線增根
韋達定理
可知,若
,則
,出現原因是忽略
中的隱含定義域x>0。方程式求解誤認為x∈R(另外我們還知道
)。

增根無理數方程的增根

解:兩邊平方得
得x=5或x=-6(增根)
出現增根的原因是由於兩邊平方忽略了上的X>0且根號內的值大於等於0。
由於同樣粗心大意,錯誤還會在無理不等式中體現。

增根解法

分式方程時出現增根或失根,往往是由於違反了方程的同原理或對方程變形粗心大意造成的。
如果不遵從同解原理,即使解整式方程也可能出現增根.例如將方程x-2=0的兩邊都乘x,變形成x(x-2)=0,方程兩邊所乘的最簡公分母,看其是否為0,是0即為增根。
還可以把x代入最簡公分母也可。
增根的產生,歸根結底都是因為思維的不全面產生的。解題時要保證步步變形的等價性,這種等價性要通過等式和不等式去約束出來,特別是不等式,容易被忽略。如果不得已必須用不等價變形來解題,那麼最後千萬別忘記通過檢驗來去掉增根,這種檢驗也要注意全面性。
參考資料
  • 1.    王豔. 與分式方程的增根有關的問題[J]. 初中數學教與學, 2011(15):35-37.
  • 2.    陳加會.巧用分式方程的增根與無解[J].數學之友,2013(8):57-58