在解含有分数的一元一次方程时,为了简化计算,我们通常会“去分母”——即通过等式两边同时乘以所有分母的最小公倍数(LCM),将方程转化为整数系数的形式。这是因为根据等式的性质:如果 ,那么对任意非零数 ,都有 。
例如,方程 中有两个分母:2 和 3。它们的最小公倍数是 6。我们将方程两边都乘以 6:
根据乘法分配律,左边变为 ,右边为 30,于是得到整数方程 ,更容易求解。
关键在于:必须将方程中每一项都乘以最小公倍数,包括不含分母的项(如常数项)。否则会导致等式不成立。
去分母法则:若方程含多个分数,两边同乘所有分母的最小公倍数(LCM)。
最小公倍数求法:分解质因数后取各因数的最高次幂相乘。
例题1(基础):解方程 。
解:
例题2(进阶):解方程 。
解:
漏乘不含分母的项:比如方程 ,去分母时忘记把 3 和 4 也乘以 2。避免方法:用括号把整个左边和右边括起来再乘。
最小公倍数算错:如认为 4 和 6 的 LCM 是 24(实际是 12)。避免方法:用短除法或分解质因数准确求 LCM。
去分母后忘记加括号:如 乘以 6 应得 ,若写成 就错了。避免方法:分子是多项式时,乘完后一定要加括号再展开。
约分错误:如 (正确应为 )。避免方法:先整体约分,再分配乘法。
设,其中表示的小数部分。整数是满足方程
至少有个实数解的最小正整数。求的值?
注:的小数部分是指一个实数,它满足,且是整数。
的图象如下所示。
特别地,对所有,都有。因此,
说明方程的所有实数解都在区间内。
设为满足的整数。假设,则
令
于是,我们要求方程的解。
若,则
它满足(当时)。于是
可验证:
对成立。但,所以此时无解。
否则,。假设。我们断言。该不等式等价于
,进一步等价于。由于,断言成立。
这意味着在区间上严格递减,因此将区间一一对应地映射到区间。这说明在0与1之间振荡次,因此直线与该图象有个交点。
设为直角坐标平面上满足下式的点的集合:
组成的所有线段的总长度是多少?
我们多次用到一个有用结论:对任意实数和,方程
的图像是一个“菱形”——即以为中心、边长为的正方形,其四边与坐标轴成角。(验证方法:先画出的图像;再将该图像沿方向平移,再沿方向平移,就得到的图像。)
由于所给方程只含和,它关于两条坐标轴对称。因此,只需计算第一象限内的图形,再将结果乘以,即可得到整个平面的总长度。于是假设,原方程变为
。 观察和,我们按和与的大小关系分情况讨论:
,这是以为中心的标准菱形,且完全落在区域内; 2. 若,则方程化为
,这是以为中心的标准菱形,仍落在对应区域内; 3. 若,得到以为中心的标准菱形,同上; 4. 若,则方程化为
,这是以为中心的标准菱形,也落在区域内。 综上,第一象限内的图像由4个标准菱形组成,因此整个平面内的图像共含个标准菱形。这些菱形互不重叠,每个周长为。
设函数 将正整数映射到正整数,且满足:
(i) 是递增的(即对所有正整数 ,都有 );
(ii) 对所有正整数 和 ,有 ;
(iii) 若 且 ,则 或 。
求所有可能的 的值之和。
设 、、 是三个互不相等的实数,且满足
求 的值。
函数 在 上有定义,满足以下性质:
(i) ; (ii) 若 ,则 ; (iii) 对所有 ,有 ; (iv) 对所有 ,有 。
求 的值。
求一个二次多项式,使得、且。
求多项式除以多项式的余数。