分式方程 ★
对应人教版八年级上册 18.5。
分母里含有未知数的方程叫分式方程;解法是两边乘最简公分母,化成整式方程。因为乘的式子可能等于 0,这一步可能多出原方程没有的“解”,所以必须检验。
从哪里来:未知数跑进了分母#
一艘船在静水中的速度不知道,水流速度是 3 km/h。它顺流航行 80 km 和逆流航行 60 km 所用的时间相同,求船在静水中的速度。
设船在静水中的速度为 km/h,顺流速度是 km/h,逆流速度是 km/h。等量关系是“两段用时相同”,而时间 = 路程 ÷ 速度,于是
未知数出现在分母里了。这不是偶然:时间 = 路程 ÷ 速度,工作时间 = 工作量 ÷ 工作效率,数量 = 总价 ÷ 单价,只要未知的量是除数,列出的方程就是分式方程。
分母中含有未知数的方程叫分式方程。注意是“分母中含有未知数”: 虽然有分数线,但分母是数,它仍是一元一次方程。
解法:化成整式方程#
已经会解整式方程了,自然想到把分母去掉。和一元一次方程去分母一样,两边同乘各分母的最简公分母(见第三部分“分式”)。
上面船速问题列出的方程是
最简公分母是 ,两边同乘它,得
去括号,得 ,所以 ,。
检验: 时,,所以 是原方程的解。回到题目,顺流速度 24 km/h,用时 h;逆流速度 18 km/h,用时 h,确实相同。船在静水中的速度是 21 km/h。
整个过程可以画成下面的流程,最后一步“检验”是分式方程特有的:
例 1 解方程 。
思路: 先把分母分解因式,才看得出最简公分母:,所以最简公分母是 。右边的 1 也要乘。
解: 两边乘 ,得
去括号,得 ;移项、合并同类项,得 ,所以 。
检验: 时,,所以 是原方程的解。
增根从哪里来#
例 2 解方程 。
解: 两边乘 ,得 ,即 ,所以 。
检验: 时,,原方程的分母为 0,没有意义。所以 不是原方程的解,原方程无解。
这里的 是去分母后的整式方程的解,却不是原方程的解,叫原方程的增根。它是怎么多出来的?
回忆等式的性质 2:两边乘同一个数,等式仍成立。反过来却不一定:一个本来不成立的等式,两边都乘 0 以后,就变成了成立的 。比如 ,可是 。
去分母时乘的 是含未知数的式子。 取别的值时它不等于 0,变形前后等价;可是当 时它等于 0,原方程在这里根本没有意义,乘完以后却可能“成立”了。所以:
- 整式方程的解,只可能在“最简公分母等于 0”的地方多出来;
- 检验时,只要把解代入最简公分母:不等于 0,就是原方程的解;等于 0,就是增根,要舍去。
也可以代入原方程检验,那样还能顺便查出计算错误,只是麻烦一些。
含字母的分式方程(拓展)#
增根的来历弄清楚了,就能反过来用:增根一定让最简公分母等于 0。
例 3 关于 的方程 。
(1)如果这个方程有增根,求 的值;
(2)如果这个方程的解是正数,求 的取值范围。
思路: 先照常去分母,把 用 表示出来。增根只可能是让 的 ;“解是正数”除了要求 ,还要求这个解不是增根。
解: 两边乘 ,得 ,即 ,所以 。
(1)方程有增根,增根只能是 。令 ,得 。
(2)解是正数,需要 ,得 ;同时这个解不能是增根,即 ,得 。所以 且 。
回顾: 第(2)问最容易漏掉 。 时整式方程的解是 ,虽然是正数,却让分母为 0,原方程其实无解。
实际问题:工程问题#
例 4 一项工程,甲队单独做需要 30 天完成。甲、乙两队合做 12 天完成。乙队单独做需要多少天完成?
思路: 工程问题的关键是把全部工作量看成 1。甲队 30 天完成,每天完成 ;设乙队单独做需要 天,每天完成 。等量关系是:甲 12 天的工作量 + 乙 12 天的工作量 = 全部工作量 1。
解: 设乙队单独做需要 天完成。根据题意,得
两边乘 ,得 ,所以 ,。
检验: 时 ,是原方程的解,而且天数为正,符合题意。
答:乙队单独做需要 20 天完成。
想一想: 如果设的不是天数,而是乙队每天完成的工作量 ,方程就是
这是一元一次方程,解得 ,乙队单独做需要 天。
| 比较 | 设天数 | 设每天的工作量 |
|---|---|---|
| 方程 | 分式方程 | 一元一次方程 |
| 要不要检验增根 | 要 | 不要 |
| 最后一步 | 直接得到答案 | 还要用 换算成天数 |
天数和每天的工作量互为倒数:设哪一个,另一个就在分母里。未知数放在分母还是分子,取决于设的是哪个量,方程的类型可以通过换个设法来改变。
实际问题要两次检验: 先检验是不是增根,再检验是否符合实际(天数、速度为正,人数为整数等)。
易错点#
- 去分母时漏乘不含分母的项。 例 4 的方程 两边乘 ,左边的 和 要乘,右边的 1 也要乘,得 。
- 分子是多项式时不加括号。 乘 得 ,括号里的每一项都要变号。
- 最简公分母找错。 分母能分解因式的先分解,如 ,,再取各因式的最高次幂的积。
- 忘记检验,或者检验时代错了地方。 检验是把解代入最简公分母(或原方程),不是代入去分母后的整式方程——整式方程的解代回整式方程总是成立的。
- 把“有增根”和“无解”当成一回事。 分式方程无解有两种可能:去分母后的整式方程本身无解;或者整式方程的解都是增根。反过来,有增根也不一定无解:去分母后得到一元二次方程时,可能一个根是增根,另一个根是原方程的解。
- “解是正数”漏掉“不是增根”这个条件。 例 3 中,方程 去分母后得 ;解是正数,除了 ,还要这个解不是增根 ,即 。
联系#
- 分式: 分式的分母不能为 0,这正是分式方程要检验的原因;找最简公分母、分解因式,都是分式运算的基本功。见第三部分“分式”。
- 一元一次方程: 去分母后大多化成一元一次方程;去分母的做法也和一元一次方程一样,只是乘的式子可能为 0。见第四部分“一元一次方程”。
- 反比例函数: 路程一定时,时间和速度成反比;工作量一定时,时间和工作效率成反比。分式方程里的 、,都是反比例关系。见第七部分“反比例函数”。
- 一元二次方程: 有的分式方程去分母后得到一元二次方程,照样要检验。见第四部分“一元二次方程”。
- 方程思想与建模: 行程、工程、购物中的“÷”关系,是分式方程最常见的来源。见第十一部分“方程思想与建模”。
真题: 2026 年第 12 题、2022 年第 20 题。