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化简到最简(且不丢掉空洞)

把分子分母都因式分解,约去公因式,就得到最简形式。陷阱在于:约分会掩盖一个排除值,所以你必须在它消失之前把它记下来。

约去的是因式,绝不是项

化简一个数字分数,就是把分子分母同时除以一个公因数:6/8 = 3/4。对有理表达式完全一样,只是公因数变成了一整个多项式因式。所以第一步永远是把分子和分母彻底因式分解,再约去它们共有的任何因式。

一个化简实例

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) 已被约掉,x ≠ −3 仍然保留——那一点是个空洞。

分子上的 (x−3) 来自一个平方差,这是一个值得一眼认出的特殊乘积。约分之后,化简形式 (x−3)/(x+4) 是一个等价表达式——在两者都有定义的每个输入处都与原式相等。

为什么必须把空洞带着走

原始表达式有两个排除值:−3 和 −4。化简后的 (x−3)/(x+4) 看起来只禁止 −4。但只有在原式存在的地方两种形式才真正相等,所以 x = −3 仍被排除——它是一个可去的缺口,一个空洞。在答案旁写上这个限制,能让最简形式保持诚实。

  1. 先从原始分母记下排除值。
  2. 把分子和分母彻底因式分解。
  3. 只约去共有的整个因式。
  4. 把约简后的表达式连同所有原始限制一起报告。