分式 ★
对应人教版八年级上册第十八章。
一般地,、 是整式, 中含有字母,式子 叫分式;分式是字母版的分数,它的性质和运算法则都和分数一样。
从哪里来#
两个整数相除,结果常常不是整数,于是有了分数。两个整式相除也一样,结果常常不是整式:
- 面积为 12 的长方形,一边长 ,另一边长 ;
- 走 千米用了 小时,平均速度是 千米/时;
- 一项工程,甲单独做要 天完成,甲每天完成全部工程的 。
以第一个为例,面积固定是 12,一边 变长,另一边 就变短:
这些式子的分母里有字母,它们不是整式,叫分式。分母里含字母是分式和整式的分界: 是整式(就是 ), 是分式。
分式的分母代表除数,除数不能为 0,所以:
- 分式有意义: 分母 ;
- 分式的值为 0: 分子 ,并且分母 。
例 1 对于分式 :(1) 取什么值时它有意义?(2) 取什么值时它的值为 0?
思路: (1)只看分母。(2)分子为 0 只是必要的,还要保证这时分式有意义。
解: (1)由 ,得 ,所以 时分式有意义。
(2)由 ,得 或 。但 时分母为 0,分式没有意义,应舍去。所以 时分式的值为 0。
分式的基本性质#
分数有基本性质:分子、分母同乘(或除以)同一个不为 0 的数,分数的值不变。比如 :
把每一份再平分成两份,份数和取的份数都变成原来的 2 倍,取出的长度不变。
分式里的字母代表数,所以分式也有同样的性质:分式的分子与分母乘(或除以)同一个不等于 0 的整式,分式的值不变。
这个条件不能少:乘 0 后分母变成 0,式子就没有意义了。
分子、分母和分式本身,三处的符号改变其中两处,分式的值不变:
第一个等式是基本性质的特例:分子、分母同乘 。第二个等式里, 就是 ,由有理数除法的符号法则,它等于 ,也就是 ;再把 的分子、分母同乘 ,就得到 。
约分和通分#
基本性质的两个用处,和分数完全一样。
约分: 约去分子、分母的公因式。分子、分母是多项式时,要先因式分解,公因式才能看出来(见第三部分“因式分解”)。约分后分子、分母没有公因式的分式,叫最简分式。
例 2 约分:。
思路: 分子是平方差,分母是完全平方,分解后找公因式。
解:
通分: 把几个异分母的分式化成同分母的分式。分母取最简公分母:把各分母因式分解,取每个因式的最高次幂,乘在一起。这就是分数里求最小公倍数的做法。
例 3 通分: 与 。
解: 两个分母分解为 ,。因式 、、 都要有,最简公分母是 。
分式的运算#
法则都和分数相同:
| 运算 | 法则 |
|---|---|
| 乘法 | 分子乘分子,分母乘分母: |
| 除法 | 乘除式的倒数: |
| 乘方 | 分子、分母分别乘方: |
| 同分母加减 | 分母不变,分子相加减: |
| 异分母加减 | 先通分,变成同分母再加减 |
乘除的结果、加减的结果,都要约分化成最简分式或整式。
例 4 计算:。
思路: 除法变乘法,分子、分母先因式分解,能约的先约掉,再乘,比先乘出来再约省事。
解:
例 5 计算:。
思路: 分母不同,先通分。最简公分母是 ,第二个分式的分子、分母都要乘 。
解:
减去的分子 是一个整体,要加括号。最后一步用了 。
例 6 先化简,再求值:
思路: 括号里是整式减分式,把 1 看成 再通分;然后除法变乘法。
解:
当 时,原式 。
想一想: 直接代入也能算:,,,结果相同。先化简的好处是式子变成了简单的 ,代入只算一步。
但要注意:化简结果 对任何 都有意义,原式却不是。原式里有分母 、,还有除式 不能为 0,所以 不能取 、、。如果题目让你自己选一个 的值代入,只能从这三个数以外选。化简前后的两个式子,只在原式有意义的范围内相等。
负整数指数幂#
同底数幂相除 ,原来要求 (见第三部分“整式的乘法”)。 时会怎样?用分式约分来算:
如果法则照用,应该得到 。为了让法则继续成立,规定
和零指数幂 ()一样,这个规定是为了让法则在更大的范围里成立。看 10 的幂,每往右一格,指数减 1,值除以 10,规律一直延续下去:
| 1000 | 100 | 10 | 1 | 0.1 | 0.01 | 0.001 |
规定之后,同底数幂相乘、相除,幂的乘方,积的乘方,这些法则对全部整数指数都成立。比如 ,也等于 。
用科学记数法表示绝对值小于 1 的数。 大数写成 (见第二部分“有理数的运算”),小数就写成 ,其中 。比如
为什么指数是 ?把 0.000036 的小数点向右移 5 位得到 3.6,相当于乘了 ;要让数值不变,就得再乘 。小数点要移的位数,正好是第一个不为 0 的数字前面 0 的个数(包括小数点前的那个 0):3 的前面有 5 个 0,所以指数是 。
例 7 (1)1 纳米 米,用科学记数法表示 7 纳米是多少米;(2)计算 ;(3)计算 和 。
解: (1),所以 7 纳米 米。
(2)。
(3)按负整数指数幂的规定,先化成正整数指数幂再算:
易错点#
- 约分约的是因式,不是项。 可以,因为 是分子的因式; 不能约, 只是分子中一项的因式。 更不能把 “约掉”。
- 值为 0 时忘了分母。 分子为 0 的同时,分母不能为 0,否则分式没有意义,更谈不上值是 0。
- 通分时分子漏乘,或减法漏了括号。 的分子是 ,不是 。
- 化简求值代入了使原式无意义的数。 看的是原式,不是化简以后的式子:原式中所有分母、除式都不能为 0。
- 把分式化简当成解方程去分母。 化简 要通分得 ,不能两边同乘 变成 。“两边同乘”是对等式做的,这里没有等式(见第四部分“分式方程”)。
- 负整数指数幂算错。 ,不是 ,也不是 ;,负指数只作用在 上,不是 。
联系#
- 有理数的运算: 分式的约分、通分、四则运算,和分数一一对应;科学记数法从大数推广到小数。见第二部分“有理数的运算”。
- 因式分解: 约分、通分之前,先把分子、分母因式分解。见第三部分“因式分解”。
- 整式的乘法: 负整数指数幂把幂的运算法则从正整数指数推广到全部整数指数。见第三部分“整式的乘法”。
- 分式方程: 分母里含未知数的方程,解的时候两边同乘最简公分母,还要检验分母是否为 0。见第四部分“分式方程”。
- 反比例函数: 面积为 12 的长方形,一边 变长,另一边 就变短;把“从哪里来”那张图再放在下面,长方形右上角的顶点画出的正是 的图象。见第七部分“反比例函数”。