增根
增根,是指方程求解后得到的不满足题设条件的根。与和其它产生多解的方程在一定题设条件下都可能有增根。在分式方程化为的过程中,分式方程解的条件是使原方程分母不为零。若整式方程的根使为0,(根使整式方程成立,而在分式方程中分母为0)那么这个根叫做原分式方程的增根。
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对于分母的值为零时,这个分数无意义,所以不允许分母为0,即本身就隐含着分母不为零的条件。当把分式方程转化为整式方程以后,这种限制取消了,换言之,方程中未知数的值范围扩大了,如果转化后的整式方程的根恰好是原方程未知数的允许值之外的值,那么就会出现增根。
举例编辑本段
解:,,
∴。
又因为,
∴方程无解
∴方程无意义,是增根。
设方程是由方程变形得来的,如果这两个方程的根完全相同(包括重数),那么称这。如果是方程的根但不是的根,称是方程的增根;如果是方程的根但不是的根,称是方程的失根。
非函数方程编辑本段
在两非函数方程(如)联立求解的过程中,增根的出现主要表现在的变化上。
例如:若已知椭圆,O为原点坐标,A为椭圆右顶点,若椭圆上存在一点P,使,求椭圆的圆心率的范围。
解:椭圆上存在一点P,使,即是以OA为直径画圆,要求与椭圆有除了以外的另外一个解。所以联立椭圆和圆的方程:
因为有两个根,所以
而正解却是
由(*)得
∴
∴
然而问题出在,无论怎么取,只要,好像永远都大于0。
于是我们取
假设
即可得椭圆···①
与圆···②
联立即可得···(*)
有十字相乘
显然此时是增根
将带入①式
将带入②式
将带入(*)式
可知这里的确是产生了一个增根,而且在解题过程中不能通过任何方式排除,这说明多个非函数方程联立求解时,方程本身无法限制x的取值。一般来说,直线与圆锥曲线的联立并没有出现过算出两个解,还需要带回去验根的情况,大概是因为圆锥曲线不是函数,而直线是函数的原因。
注意:
1.不是任何的两个非函数方程联立都会产生增根。例如圆不是函数,但求两个圆的交点,不会产生增根。
2.增根的产生和定义域有关系,但没有绝对的关系。不能说联立方程时,将x定义域扩大或缩小就必然会引起增根。如上述例题中,①式定义域(-2,2)②式定义域(0,2)大多数人是在②式中,用x表示y,写成,再带入①式,产生了增根。但是如果我们在①式中用x表示y,写成,再带入②式,我们依然会得到增根。
下面列出两种必然会出现增根的:
椭圆与抛物线增根
椭圆(和抛物线得:
由得且
可知,若,则,出现原因是忽略了中的隐含定义域。联立方程式求解误认为(另外我们还知道)。
与抛物线增根
双曲线和抛物线联立方程式得
由韦达定理得且
可知,若,则,出现原因是忽略了中的隐含定义域。联立方程式求解误认为(另外我们还知道)。
无理数方程编辑本段
解:两边平方得
得
得或(增根)
出现增根的原因是由于两边平方忽略了上式的且内的值大于等于0。
由于同样的粗心大意,错误还会在中体现。
解法编辑本段
解分式方程时出现增根或失根,往往是由于违反了方程的同解原理或对方程变形时粗心大意造成的。
如果不遵从同解原理,即使解整式方程也可能出现增根.例如将方程的两边都乘x,变形成,方程两边所乘的最简公分母,看其是否为0,是0即为增根。
还可以把x代入最简公分母也可。
增根的产生,归根结底都是因为思维的不全面产生的。解题时要保证步步变形的等价性,这种等价性要通过等式和不等式去约束出来,特别是不等式,容易被忽略。如果不得已必须用不等价变形来解题,那么最后千万别忘记通过检验来去掉增根,这种检验也要注意全面性。
不可忽视性编辑本段
许多人时,得到了增根,比如说能量是负值,一般的人都会将这个忽视掉,但这些值是挺令人寻味的。著名的物理学家狄拉克利用相对论、寻找粒子的能量时,他发现某个粒子的能量和其动量紧密相关,即(p为动量,m为粒子的质量),解得,你肯定想保留正根,因为你知道能量不会是负值,但数学家们告诉,你不能忽略负值,因为数学告诉我有两个根,你不能随便丢掉。
后来事实证明,第二个根,也就是为负的那个根,正是理论的关键:世界上既有粒子,也有。负能量就是用来解释什么是反粒子的。
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