7.6: Складні фракції
У цьому розділі ми дізнаємося, як спростити те, що називаються складними дробами, приклад яких слід.
12+1314+23
Зауважимо, що і чисельник, і знаменник є проблемами дробів самі по собі, надаючи довіру тому, чому ми називаємо таку структуру як «складний дріб».
Є дві дуже різні методи, які ми можемо використовувати для спрощення складного дробу (1). Перша методика - це «природний» вибір.
Спрощення складних дробів — перша методика
Щоб спростити складний дріб, дійте наступним чином:
- Спростити чисельник.
- Спростити знаменник.
- Спростити проблему поділу, яка залишається.
Давайте дотримуємося цього плану, щоб спростити складний дріб (1). Спочатку складіть дроби в чисельнику наступним чином.
12+13=36+26=56
По-друге, додайте дроби в знаменнику наступним чином.
14+23=312+812=1112
Підставити результати з (2) і (3) на чисельник і знаменник (1) відповідно.
12+1314+23=561112
Права сторона (4) еквівалентна
56÷1112
Це проблема поділу, тому інвертувати і помножити, коефіцієнт, потім скасувати загальні фактори.
12+1314+23=56⋅1211=52⋅3⋅2⋅2⋅311=5⧸2⋅⧸3⋅⧸2⋅2⋅⧸311=1011
Ось схема роботи, від початку до кінця, представлена без коментарів. Це хороший шаблон для наслідування, виконуючи домашнє завдання.
12+1314+23=36+26312+812=561112=56⋅1211=52⋅3⋅2⋅2⋅311=5⧸2⋅⧸3⋅⧸2⋅2⋅⧸311=1011
Тепер давайте розглянемо другий підхід до проблеми. Ми побачили, що спрощення чисельника в (2) вимагає спільного знаменника 6. Спрощення знаменника в (3) вимагало спільного знаменника 12. Отже, виберемо ще один спільний знаменник, цей спільний знаменник як для чисельника, так і для знаменника, а саме 12. Тепер помножте верх і низ (чисельник і знаменник) складного дробу (1) на 12 наступним чином.
12+1314+23=(12+13)12(14+23)12
Розподіліть 12 як в чисельнику, так і знаменнику і спростіть.
(12+13)12(14+23)12=(12)12+(13)12(14)12+(23)12=6+43+8=1011
Давайте підсумуємо цю другу техніку.
Спрощення складних дробів — друга методика
Щоб спростити складний дріб, дійте наступним чином:
- Знайдіть спільний знаменник як для чисельника, так і для знаменника.
- Очистіть дроби з чисельника та знаменника, множивши кожен на загальний знаменник, знайдений на першому кроці.
Відзначимо, що для цієї конкретної проблеми другий спосіб набагато ефективніше. Це економить як простір, так і час і є більш естетичним. Це техніка, яку ми будемо надавати перевагу в решті цього розділу.
Давайте розглянемо інший приклад.
Приклад7.6.1
Використовуйте як Перший, так і Другий методи, щоб спростити вираз1x−11−1x2 State всі обмеження.
Рішення
Скористаємося першим прийомом, спрощуючи чисельник і знаменник окремо перед діленням. Спочатку зробіть еквівалентні дроби із загальним знаменником для задачі віднімання в чисельнику (7) та спростіть. Те ж саме виконайте для знаменника.
1x−11−1x2=1x−xxx2x2−1x2=1−xxx2−1x2
Далі інвертуйте і множте, потім коефіцієнт.
1x−11−1x2=1−xx⋅x2x2−1=1−xx⋅x2(x+1)(x−1)
Давайте викликаємо правило зміни знаків і заперечуємо дві частини дробу (1 − x) /x, чисельника та рядка дробу, а потім скасуємо загальні множники.
\[\dfrac{\dfrac{1}{x}-1}{1-\dfrac{1}{x^{2}}}=-\dfrac{x-1}{x} \cdot \dfrac{x^{2}}{(x+1)(x-1)}=-\dfrac{x-1}{\not{x}} \cdot \dfrac{x \not{x}}{(x+1)(x-1)}\]
Отже,
1x−11−1x2=−xx+1
Тепер спробуємо задачу вдруге, помноживши чисельник і знаменник на,x2 щоб очистити дроби як з чисельника, так і від знаменника.
1x−11−1x2=(1x−1)x2(1−1x2)x2=(1x)x2−(1)x2(1)x2−(1x2)x2=x−x2x2−1
Порядок чисельника останнього дробу вказує на те, що зміна знака була б корисною. Звести нанівець чисельник і дріб бар, множник, потім скасувати загальні множники.
\[\dfrac{\dfrac{1}{x}-1}{1-\dfrac{1}{x^{2}}}=-\dfrac{x^{2}-x}{x^{2}-1}=-\dfrac{x(x-1)}{(x+1)(x-1)}=-\dfrac{x(x-1)}{(x+1)(x-1)}=-\dfrac{x}{x+1}\]
Це точно така ж відповідь, що зустрічається з першою методикою. Щоб перерахувати обмеження, ми повинні переконатися, що ніякі значення х не роблять жодного знаменника рівним нулю, на початку завдання, в тілі нашої роботи або в остаточній відповіді.
У вихідній задачі, якщо x = 0, то обидва 1/x і1/x2 не визначені, тому x = 0 є обмеженням. У тілі нашої роботи множники x + 1 та x − 1, знайдені в різних знаменниках, складають x = −1 та x = 1 обмеження. Ніякі інші знаменники не постачають обмежень, які ще не були перераховані. Отже, для всіх x, відмінних від −1, 0 та 1, ліворуч
1x−11−1x2=−xx+1
ідентична правій стороні. Знову ж таки, таблична утиліта калькулятора надає достатньо доказів цього факту на скріншотах, показаних на малюнку7.6.1.
Зверніть увагу на повідомлення ERR (помилки) на кожному з обмежених значень x, але також зверніть увагу на ідеальну згоду Y1 і Y2 при всіх інших значеннях x.
Давайте розглянемо інший приклад, важливий приклад, який передбачає позначення функцій.

Приклад7.6.2
З огляду на цеf(x)=1x, спростити виразf(x)−f(2)x−2. Перерахуйте всі обмеження.
Рішення
Пам'ятайте, f (2) означає підставити 2 на х, тому що f (x) = 1/x, ми знаємо, що f (2) = 1/2, тому
f(x)−f(2)x−2=1x−12x−2
Щоб очистити дроби з чисельника, ми використаємо спільний знаменник 2x. У знаменнику немає дробів, які потребують очищення, тому загальний знаменник для чисельника і знаменника - 2х. Помножте чисельник і знаменник на 2x.
f(x)−f(2)x−2=(1x−12)2x(x−2)2x=(1x)2x−(12)2x(x−2)2x=2−x2x(x−2)
Зведіть нанівець чисельник і дріб, а потім скасуйте загальні множники.
\[\dfrac{f(x)-f(2)}{x-2}=-\dfrac{x-2}{2 x(x-2)}=-\dfrac{x-2}{2 x(x-2)}=-\dfrac{1}{2 x}\]
У початковій задачі ми маємо знаменник x − 2, тому x = 2 є обмеженням. Якщо в тілі нашої роботи є дріб 1/x, який не визначено при x = 0, тому x = 0 також є обмеженням. Інші знаменники не передбачають інших обмежень. Отже, для всіх значень x, крім 0 і 2, ліва сторона
f(x)−f(2)x−2=−12x
ідентична правій стороні.
Давайте розглянемо інший приклад, що включає позначення функцій.
Приклад7.6.3
Даноf(x)=1x2, спростити виразf(x+h)−f(x)h Перелічити всі обмеження.
Рішення
Функція позначення f (x + h) просить нас замінити кожен екземпляр x у формулі 1/x2 на x + hf(x+h)=1/(x+h)2.
Ось ще один спосіб подумати про цю підміну. Припустимо, що ми видаляємо х з
f(x)=1x2
щоб він читав
f( )=1( )2
Тепер, якщо ви хочете обчислити f (2), просто вставте 2 в порожню область між дужками. У нашому випадку ми хочемо обчислити f (x + h), тому ми вставляємо x + h у порожній простір між дужками в (12), щоб отримати
f(x+h)=1(x+h)2
Маючи на увазі ці попередні зауваження, повернемося до проблеми. Спочатку інтерпретуємо позначення функції як в наших попередніх зауваженнях і пишемо
\[\dfrac{f(x+h)-f(x)}{h}=\dfrac{\f(x+h)−f(x)h=x2−(x2+2xh+h2)hx2(x+h)2=x2−x2−2xh−h2hx2(x+h)2=−2xh−h2hx2(x+h)2frac{1}{(x+h)^{2}}-\dfrac{1}{x^{2}}}{h}\]
Загальний знаменник для чисельника знаходять шляхом перерахування кожного фактора до найвищої потужності, що він зустрічається. Значить, загальним знаменником єx2(x+h)2. Знаменник не має дробів, що підлягають очищенню, тому досить помножити і чисельник, і знаменник наx2(x+h)2.
f(x+h)−f(x)h=(1(x+h)2−1x2)x2(x+h)2hx2(x+h)2=(1(x+h)2)x2(x+h)2−(1x2)x2(x+h)2hx2(x+h)2=x2−(x+h)2hx2(x+h)2
Тепер ми розширимо чисельник. Не забудьте використовувати дужки і розподілити цей знак мінус.
f(x+h)−f(x)h=x2−(x2+2xh+h2)hx2(x+h)2=x2−x2−2xh−h2hx2(x+h)2=−2xh−h2hx2(x+h)2
Нарешті, множник a −h з чисельника в надії знайти загальний коефіцієнт для скасування.
f(x+h)−f(x)h=−h(2x+h)hx2(x+h)2=−⧸h(2x+h)⧸hx2(x+h)2=−(2x+h)x2(x+h)2
Ми повинні зараз обговорити обмеження. У вихідному питанні (11) h в знаменнику не повинен дорівнювати нулю. Значить, h = 0 є обмеженням. У остаточному спрощеному вигляді коефіцієнтx2 в знаменнику не визначено, якщо х = 0. Отже, x = 0 є обмеженням. Нарешті, коефіцієнт(x+h)2 у кінцевому знаменнику не визначено, якщо x+h = 0, тому x = −h є обмеженням. Решта знаменники не передбачають ніяких додаткових обмежень. Отже, передбаченоh≠0,x≠0, іx≠−h, для всіх інших комбінацій x і h, ліва сторона
f(x+h)−f(x)h=−(2x+h)x2(x+h)2
ідентична правій стороні.
Давайте розглянемо один остаточний приклад з використанням позначення функції.
Приклад7.6.4
Якщоf(x)=xx+1 спростити f (f (x)).
Рішення
Спочатку оцінюємо f в x, потім оцінюємо f в результаті першого обчислення. Таким чином, ми спочатку працюємо внутрішню функцію, щоб отримати
f(f(x))=f(xx+1)
Позначення f (x/ (x + 1)) просить нас замінити кожне входження x у формулі x/ (x + 1) виразом x/ (x + 1). Заплутаний? Ось простий спосіб придумати цю заміну. Припустимо, що ми видаляємо х з
f(x)=xx+1
замінюючи кожне входження x порожніми дужками, що призведе до створення шаблону
f( )=( )( )+1
Тепер, якщо його попросять обчислити f (3), просто вставте 3 в порожні області між дужками. У цьому випадку ми хочемо обчислити f (x/ (x+ 1)), тому ми вставляємо x/ (x+ 1) в порожній простір між кожним набором дужок в (15), щоб отримати
f(xx+1)=xx+1xx+1+1
У нас тепер складний дріб. Загальним знаменником як для верхньої, так і для нижньої частини цього складного дробу є x + 1. Таким чином, множимо і чисельник, і знаменник нашого складного дробу на х + 1 і використовуємо розподільну властивість наступним чином.
xx+1xx+1+1=(xx+1)(x+1)(xx+1+1)(x+1)=(xx+1)(x+1)(xx+1)(x+1)+(1)(x+1)
Скасувати і спростити.
(xx+1)(x+1)(xx+1)(x+1)+(1)(x+1)=xx+(x+1)=x2x+1
У кінцевому знаменнику значення x = −1/2 робить знаменник 2x + 1 рівним нулю. Отже, x = −1/2 є обмеженням. У тілі нашої роботи кілька дробів мають знаменники x + 1 і тому не визначені при x = −1. Таким чином, x = −1 є обмеженням. Ніякі інші знаменники не додають додаткових обмежень.
Отже, для всіх значень x, окрім x = −1/2 та x = −1, ліва сторона
f(f(x))=x2x+1
ідентична правій стороні.
Вправа
У вправах 1 - 6 оцініть функцію при заданому раціональному числі. Потім використовуйте перший або другий прийом для спрощення складних дробів, пояснених в оповіданні, щоб спростити вашу відповідь.
Вправа7.6.1
Враховується
f(x)=x+12−x,
оцінювати і спрощуватиf(12).
- Відповідь
-
1
Вправа7.6.2
Враховується
f(x)=2−xx+5,
оцінювати і спрощуватиf(32).
Вправа7.6.3
Враховується
f(x)=2x+34−x,
оцінювати і спрощуватиf(13).
- Відповідь
-
1
Вправа7.6.4
Враховується
f(x)=3−2xx+5
оцінити і спроститиf(25)
Вправа7.6.5
Враховується
f(x)=5−2xx+4,
оцінювати і спрощуватиf(35).
- Відповідь
-
1923
Вправа7.6.6
Враховується
f(x)=2x−911−x,
оцінювати і спрощуватиf(43).
У вправах 7 - 46 спростити дане складне раціональне вираження. Держави все є обмеженнями.
Вправа7.6.7
5+6x25x−36x3
- Відповідь
-
За умовиx≠0,−65,or65,
x25x−6.
Вправа7.6.8
7+9x49x−81x3
Вправа7.6.9
7x−2−5x−78x−7+3x+8
- Відповідь
-
За умовиx≠2,7,−8,or−4311,
(2x−39)(x+8)(11x+43)(x−2)
Вправа7.6.10
9x+4−7x−99x−9+5x−4
Вправа7.6.11
3+7x9x2−49x4
- Відповідь
-
За умовиx≠0,−73,or73,
x33x−7.
Вправа7.6.12
2−5x4x2−25x4
Вправа7.6.13
9x+4+7x+99x+9+2x−8
- Відповідь
-
За умовиx≠−4,−9,8,or5411,
(16x+109)(x−8)(11x−54)(x+4)
Вправа7.6.14
4x−6+9x−99x−6+8x−9
Вправа7.6.15
5x−7−4x−410x−4−5x+2
- Відповідь
-
За умовиx≠7,4,−2,or−8,
x+25(x−7)
Вправа7.6.16
3x+6+7x+99x+6−4x+9
Вправа7.6.17
6x−3+5x−89x−3+7x−8
- Відповідь
-
Наданоx≠3,8,or9316
11x−6316x−93
Вправа7.6.18
7x−7−4x−27x−7−6x−2
Вправа7.6.19
4x−2+7x−75x−2+2x−6
- Відповідь
-
За умовиx≠2,7,or397,
11x−427x−39
Вправа7.6.20
9x+2−7x+54x+2+3x+5
Вправа7.6.21
5+4x25x−16x3
- Відповідь
-
За умовиx≠0,−45,or45,
x25x−4.
Вправа7.6.22
6x+5+5x+48x+5−3x+4
Вправа7.6.23
9x−5+8x+45x−5−4x+4
- Відповідь
-
За умовиx≠5,−4,or−40,
17x−4x+40.
Вправа7.6.24
4x−6+4x−96x−6+6x−9
Вправа7.6.25
6x+8+5x−25x−2−2x+2
- Відповідь
-
За умовиx≠−8,2,−2,or−143,
(11x+28)(x+2)(3x+14)(x+8).
Вправа7.6.26
7x+9+9x−24x−2+7x+1
Вправа7.6.27
7x+7−5x+48x+7−3x+4
- Відповідь
-
За умовиx≠−7,−4,or−115,
2x−75x+11.
Вправа7.6.28
25−16x25+4x
Вправа7.6.29
64x−25x38−5x
- Відповідь
-
За умовиx≠0or58,
8x+5x2.
Вправа7.6.30
4x+2+5x−67x−6−5x+7
Вправа7.6.31
2x−6−4x+93x−6−6x+9
- Відповідь
-
За умовиx≠6,−9,or21,
23.
Вправа7.6.32
3x+6−4x+46x+6−8x+4
Вправа7.6.33
9x2−64x43−8x
- Відповідь
-
За умовиx≠0or83,
3x+8x3.
Вправа7.6.34
9x2−25x43−5x
Вправа7.6.35
4x−4−8x−74x−7+2x+2
- Відповідь
-
За умовиx≠4,7,−2,or1,
−2(x+2)3(x−4).
Вправа7.6.36
2−7x4−49x2
Вправа7.6.37
3x2+8x−9+3x2−819x2−81+9x2−8x−9
- Відповідь
-
За умовиx≠1,−9,9,−1,−5,
(x−5)(x+1)3(x+5)(x−1)
Вправа7.6.38
7x2−5x−14+2x2−7x−185x2−7x−18+8x2−6x−27
Вправа7.6.39
2x2+8x+7+5x2+13x+427x2+13x+42+6x2+3x−18
- Відповідь
-
За умовиx≠−1,−7,−6,3,−2113,
(7x+17)(x−3)(13x+21)(x+1)
Вправа7.6.40
3x2+5x−14+3x2−7x−983x2−7x−98+3x2−15x+14
Вправа7.6.41
\boldsymbol{\frac{\frac{6}{x^2+11x+24}−\frac{6}{x^2+13+40}}{\frac{9}{x^2+13x+40}−{\frac{9}{x^2−3x−40}}}
- Відповідь
-
За умовиx≠−3,−8,−5,8,
−1(x−8)12(x+3)
Вправа7.6.42
7x2+19x+90+7x2+19x+909x2+19x+90+9x2+7x−18
Вправа7.6.43
7x2−6x+5+7x2+2x−358x2+2x−35+8x2+8x+7
- Відповідь
-
За умовиx≠1,5,−7,−1,2,
7(x+3)(x+1)8(x−2)(x−1)
Вправа7.6.44
2x2−4x−12−2x2−x−302x2−x−30−2x2−4x−45
Вправа7.6.45
4x2+6x−7−4x2+2x−34x2+2x−3−4x2+5x+6
- Відповідь
-
За умовиx≠−7,1,−3,−2,
−4(x+2)3(x+7)
Вправа7.6.46
9x2+3x−4+8x2−7x+64x2−7x+6+9x2−10x+24
Вправа7.6.47
Враховуючиf(x)=2x, спростити
f(x)−f(3)x−3.
Вказати всі обмеження.
- Відповідь
-
За умовиx≠0,3,
−23x
Вправа7.6.48
Враховуючиf(x)=5x, спростити
f(x)−f(2)x−2.
Вказати всі обмеження.
Вправа7.6.49
Враховуючиf(x)=3x2, спростити
f(x)−f(1)x−1.
Вказати всі обмеження.
- Відповідь
-
За умовиx≠0,1,
−3(x+1)x2
Вправа7.6.50
Враховуючиf(x)=5x2, спростити
f(x)−f(2)x−2.
Вказати всі обмеження.
Вправа7.6.51
Враховуючиf(x)=7x, спростити
f(x+h)−f(x)h.
Вказати всі обмеження.
- Відповідь
-
За умовиx≠0,−h, іh≠0,
−7h(x+h)
Вправа7.6.52
Враховуючиf(x)=4x, спростити
f(x+h)−f(x)h.
Вказати всі обмеження.
Вправа7.6.53
Враховується
f(x)=x+13−x,
знайти і спроститиf(1x). Вказати всі обмеження.
- Відповідь
-
За умовиx≠0,13,
x+13x−1
Вправа7.6.54
Враховується
f(x)=2−x3x+4
знайти і спроститиf(2x). Вказати всі обмеження.
Вправа7.6.55
Враховується
f(x)=x+12−5x,
знайти і спроститиf(5x). Вказати всі обмеження.
- Відповідь
-
За умовиx≠0,252,
x+52x−25
Вправа7.6.56
Враховується
f(x)=2x−34+x,
знайти і спроститиf(1x). Вказати всі обмеження.
Вправа7.6.57
Враховується
f(x)=xx+2,
знайти і спростити f (f (x)). Вказати всі обмеження.
- Відповідь
-
За умовиx≠−2,−43,
x3x+4
Вправа7.6.58
Враховується
f(x)=2xx+5
знайти і спростити f (f (x)). Вказати всі обмеження.