分式的概念

📘 分式·
·定义、有意义条件

🎯 学习目标

  • 理解分式的定义及其与整式的区别
  • 掌握分式有意义的条件(分母不为零)
  • 能判断一个代数式是否为分式,并确定其取值范围

📚 核心概念

分式是形如 AB\dfrac{A}{B} 的代数式,其中 AABB 都是整式,且 BB 中含有字母。这里的 AA 叫做分子,BB 叫做分母。例如:x+1x2\dfrac{x+1}{x-2}3a\dfrac{3}{a} 都是分式。

注意:如果分母 BB 中不含有字母(即是一个常数),那么 AB\dfrac{A}{B} 实际上是一个整式,而不是分式。比如 x+12\dfrac{x+1}{2} 虽然写成分数形式,但因为分母是数字 2(不含字母),所以它属于整式。

分式有意义的前提是分母不能为零。也就是说,只有当 B0B \neq 0 时,分式 AB\dfrac{A}{B} 才有意义。例如,分式 1x3\dfrac{1}{x-3}x=3x = 3 时无意义,因为此时分母为 0;只有当 x3x \neq 3 时,这个分式才有意义。

因此,在学习分式时,我们不仅要会识别分式,还要会根据分母 ≠ 0 的条件,找出使分式有意义的字母取值范围。

📝 关键公式

  • 分式的一般形式AB\dfrac{A}{B}(其中 AABB 是整式,且 BB 含有字母)

    • 示例:2xx+1\dfrac{2x}{x+1} 是分式,因为分母 x+1x+1 含有字母。
  • 分式有意义的条件B0B \neq 0

    • 示例:对于 5x4\dfrac{5}{x-4},要有意义,需满足 x40x - 4 \neq 0,即 x4x \neq 4

💡 经典例题

例题1:判断下列各式哪些是分式: (1) 3x5\dfrac{3x}{5};(2) xy+2\dfrac{x}{y+2};(3) 78\dfrac{7}{8};(4) a+bc\dfrac{a+b}{c}

  • (1) 分母是 5,不含字母 → 不是分式(是整式)。
  • (2) 分母是 y+2y+2,含字母 yy → 是分式。
  • (3) 分母是 8,不含字母 → 不是分式。
  • (4) 分母是 cc,含字母 cc → 是分式。

答:(2) 和 (4) 是分式。


例题2:求使分式 2x+1x29\dfrac{2x+1}{x^2 - 9} 有意义的 xx 的取值范围。

: 分式有意义 ⇨ 分母 ≠ 0。 分母为 x29x^2 - 9,令其不等于 0:

x290(x3)(x+3)0x^2 - 9 \neq 0 \Rightarrow (x - 3)(x + 3) \neq 0

所以 x30x - 3 \neq 0x+30x + 3 \neq 0,即 x3x \neq 3x3x \neq -3

答:当 x3x \neq 3x3x \neq -3 时,分式有意义。

⚠️ 易错点

  • 误认为所有带分数线的式子都是分式:如 x2\dfrac{x}{2} 是整式,因为分母不含字母。要牢记分式的分母必须含字母。

  • 忽略分母为零的情况:有些同学只关注分子,忘记检查分母是否为零。记住:分式是否有意义,只看分母!

  • 解分母 ≠ 0 时出错:例如对 x240x^2 - 4 \neq 0,应分解为 (x2)(x+2)0(x-2)(x+2) \neq 0,得出 x±2x \neq \pm 2,不能漏掉任一解。

  • 混淆“无意义”和“值为零”:分式无意义是指分母为零;而分式值为零是指分子为零且分母不为零,两者完全不同。

💡 例题

1

求分式函数g(x)=x32x2+4x+3x24x+3g(x) = \frac{x^3-2x^2+4x+3}{x^2-4x+3}的定义域。请用区间并集的形式写出答案。

  1. p(x)=x24x+3p(x) = x^2-4x+3
  2. 一个数cc不在gg的定义域中,当且仅当p(c)=0p(c) = 0
  3. 因此有: c24c+3=0.c^2-4c+3=0.
  4. 对分母因式分解得: (c3)(c1)=0.(c-3)(c-1) = 0.
  5. cc得:1133
  6. 所以gg的定义域是:(,1)(1,3)(3,)\boxed{(-\infty, 1) \cup (1, 3) \cup (3, \infty)}
2

求函数

g(x)=x3+11x2x3+x+1.g(x) = \frac{x^3 + 11x - 2}{|x - 3| + |x + 1|}.

的定义域。

  1. 分式有意义,当且仅当分母x3+x+1|x - 3| + |x + 1|不等于0。
  2. 因为绝对值总是大于或等于0,所以x3+x+1=0|x - 3| + |x + 1| = 0只有在x3|x - 3|x+1|x + 1|同时等于0时才成立。
  3. 而【MATH_2】=0且【MATH_3】=0,当且仅当x=3x = 3x=1x = -1
  4. 显然,xx不可能同时等于3和1-1,因此分母永远不为0。
  5. 所以,该函数的定义域是(,).\boxed{(-\infty,\infty)}.

✏️ 练习

1

函数y=p(x)q(x)y = \frac{p(x)}{q(x)}的图像如下图所示,其中p(x)p(x)是一次函数,q(x)q(x)是二次函数。(假设网格线对应整数坐标。)

[asy] unitsize(0.6 cm);

real func (real x) { return (2x/((x - 2)(x + 3))); }

int i;

for (i = -5; i <= 5; ++i) { draw((i,-5)--(i,5),gray(0.7)); draw((-5,i)--(5,i),gray(0.7)); }

draw((-5,0)--(5,0)); draw((0,-5)--(0,5)); draw((-3,-5)--(-3,5),dashed); draw((2,-5)--(2,5),dashed); draw(graph(func,-5,-3.1),red); draw(graph(func,-2.9,1.9),red); [/asy]

2

函数g(x)=3x+1x+8g(x) = \frac{3x+1}{x+8}的定义域是什么?请用区间表示法写出答案。

3

求分式函数g(x)=x32x2+4x+3x24x+3g(x) = \frac{x^3-2x^2+4x+3}{x^2-4x+3}的定义域。用区间并集的形式写出答案。

4

函数y=p(x)q(x)y = \frac{p(x)}{q(x)}的图像如下图所示,其中p(x)p(x)是一次函数,q(x)q(x)是二次函数。(假设网格线位于整数刻度上。)

[asy] unitsize(0.6 cm);

real func (real x) { return (2x/((x - 2)(x + 3))); }

int i;

for (i = -5; i <= 5; ++i) { draw((i,-5)--(i,5),gray(0.7)); draw((-5,i)--(5,i),gray(0.7)); }

draw((-5,0)--(5,0)); draw((0,-5)--(0,5)); draw((-3,-5)--(-3,5),dashed); draw((2,-5)--(2,5),dashed); draw(graph(func,-5,-3.1),red); draw(graph(func,-2.9,1.9),red); [/asy]

5

求函数

g(x)=x3+11x2x3+x+1.g(x) = \frac{x^3 + 11x - 2}{|x - 3| + |x + 1|}.

的定义域。