前言
在学习分式方程时,我们会初次接触到“增根”这个概念。我这边用的北师大版教材上对于增根没有过多的阐述,只是举例在某个分式方程中解出来一个$x$,发现它使得原分式方程分母为0,便称其为原方程的增根。单看这个定义,还蛮好理解的,将这个$x$代入原分式方程后,会出现无意义的分式,自然不能算作原方程的根。可直到我遇到了这样一道题,才让我对增根有了更深一些的了解……
关于该题目
题面:若关于$x$的方程$\dfrac{m}{x+3}-\dfrac{1}{x^{2}-9}=2$有增根,则增根可能是()。
A. $x=3$ B. $x=-3$ C. $x=\pm \sqrt{3}$ D. $x=\pm 3$
当时,老师告诉我们选D,理由很简单:若分式$\dfrac{m}{x+3}$无意义,则增根可能为$x=-3$;若分式$\dfrac{1}{x^{2}-9}$无意义,则增根可能为$x=-3,\, 3$。综合来看,原方程的增根可能为$x=\pm 3$。
可我还另外注意到了$m$这个常数,有些题目中会要求求出这个$m$的值,将某个增根代入去分母后的整式方程解出$m$即可。那么这个分式方程对应的整式方程应是$m(x-3)-1=2(x^{2}-9)$,将$x=-3$代入,解得$m=-\frac{1}{6}$;而当我们将$x=3$代入时,会得到$-1=0$(或其他类似的),这即是说明,当$x=3$时,无论$m$取什么值(起码在实数范围内取)这个柿子恒不成立,我们求不出$m$来。于是我便想,会不会根本就不存在$x=3$这个增根呢?
第一次争议
理所当然地,我找到了老师询问,但我得到的解释是:不用过多考虑$m$的值,求增根只要看是否能使原分式方程分母为0即可,不然这道题怎么没让你求$m$呢?
——实在是太过牵强的解释,这是个关于$x$的方程,$m$是一个常数,一定有值,怎么能不纳入考量。但当时我的确是没想出这些话来反驳(大概是那时我自己对于这道题的感觉也是相当模糊吧),于是我只能不甘地离开(当然只是在心里不甘)。
再次深入理解
后来我突然想到,也许是我们对增根的定义还不够理解?便又问了问度娘:在分式方程化为整式方程的过程中,分式方程解的条件是使原方程分母不为0。若整式方程的根使最简公分母为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。
没错,上述定义中加粗的部分正是我想要的,它说明了增根需要满足的两个条件:是原分式方程去分母后得到的整式方程的根、以及使原分式方程分母为0。现在,在结合先前提到的那道题,柿子恒不成立即是说:对于任何$m$,$x=3$都不是整式方程的根,故不可能是增根。
第二次争议(最后一次)
其实只要考虑到增根的定义,答案就不模糊了,但我不能直接说我是问的度娘,于是乎又苦苦地在老师的教参上寻找相关定义……还好最后还真让我找着类似的了(那么为什么教材上给的定义如此“精简”呢),老师也终于认同了我的观点(这样说的话感觉过程很艰辛一样,其实只不过是个定义而已(苦笑))。
还有一处特别重要
上文曾提到“整式方程的根”,这里的整式方程是哪里来的?是原分式方程去分母后得到的。那么“去分母”这一步具体如何操作?将原分式方程乘上最简公分母再约分就可以得到。
——能不能不乘最简公分母,而是直接乘某个公分母呢?这里我们考虑一个简单的分式方程$$\frac{1}{x-1}=0.$$显然它的最简公分母是$x-1$,而原方程乘上$x-1$后得到$1=0$,说明整式方程无根,故原分式方程无增根;但是我们若将原方程乘上一个非最简公分母$(x-1)^{2}$,就会得到$x-1=0$,解得$x=1$,发现它是原分式方程的增根,即原方程有一个增根$x=1$。
因此我们可以发现:乘不同的公分母,得到的整式方程不同,从而导致增根的数量可能不同。
我先前提到的题目也是如此,可能当原方程乘上某个非最简公分母时,$x=3$也会成为原方程的增根。所以,为了避免方程复杂化,我们强调在“去分母”这一步时,应该乘上最简公分母。
后话
之所以老师对此了解得不够深入,大概是因为我们这边近些年来中考也不常考察这类内容。甚至在教材中都没有较为详细的描述,难道是增根这个概念有些模糊了吗……?