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化簡到最簡(且不丟掉空洞)

把分子分母都因式分解,約去公因式,就得到最簡形式。陷阱在於:約分會掩蓋一個排除值,所以你必須在它消失之前把它記下來。

約去的是因式,絕不是項

化簡一個數字分數,就是把分子分母同時除以一個公因數:6/8 = 3/4。對有理表達式完全一樣,只是公因數變成了一整個多項式因式。所以第一步永遠是把分子和分母徹底因式分解,再約去它們共有的任何因式。

一個化簡實例

Simplify   (x^2 - 9) / (x^2 + 7x + 12)

1. State excluded values from the ORIGINAL denominator:
     x^2 + 7x + 12 = (x + 3)(x + 4) = 0  ->  x ≠ -3, x ≠ -4

2. Factor top and bottom:
     numerator   x^2 - 9      = (x - 3)(x + 3)   [difference of two squares]
     denominator x^2 + 7x + 12 = (x + 3)(x + 4)

3. Cancel the common factor (x + 3):
     (x - 3)(x + 3) / [(x + 3)(x + 4)] = (x - 3) / (x + 4)

Result:  (x - 3)/(x + 4),  with  x ≠ -3  and  x ≠ -4
注意即使 (x+3) 已被約掉,x ≠ −3 仍然保留——那一點是個空洞。

分子上的 (x−3) 來自一個平方差,這是一個值得一眼認出的特殊乘積。約分之後,化簡形式 (x−3)/(x+4) 是一個等價表達式——在兩者都有定義的每個輸入處都與原式相等。

為什麼必須把空洞帶著走

原始表達式有兩個排除值:−3 和 −4。化簡後的 (x−3)/(x+4) 看起來只禁止 −4。但只有在原式存在的地方兩種形式才真正相等,所以 x = −3 仍被排除——它是一個可去的缺口,一個空洞。在答案旁寫上這個限制,能讓最簡形式保持誠實。

  1. 先從原始分母記下排除值。
  2. 把分子和分母徹底因式分解。
  3. 只約去共有的整個因式。
  4. 把約簡後的表達式連同所有原始限制一起報告。