來源
對於分母的值為零時,這個分數無意義,所以不允許分母為0,即本身就隱含著分母不為零的條件。當把分式方程轉化為整式方程以後,這種限制取消了,換言之,方程中未知數的值範圍擴大了,如果轉化後的整式方程的根恰好是原方程未知數的允許值之外的值,那么就會出現增根。
舉例
![增根](/img/e/92e/wZwpmL4gTO0QTN5AjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwIzL2czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
解:去分母,x-2=0,
∴x=2。
又因為x-2=0,
∴方程無解
∴方程無意義,X=2是增根。
設方程 A(x)=0 是由方程 B(x)=0 變形得來的,如果這兩個方程的根完全相同(包括重數),那么稱這兩個方程等價。如果 x=a 是方程 A(x)=0 的根但不是B(x)=0 的根,稱 x=a 是方程的增根;如果x=b 是方程B(x)=0 的根但不是A(x)=0 的根,稱x=b 是方程B(x)=0 的失根。
非函式方程的增根
在兩非函式方程(如圓錐曲線)聯立求解的過程中,增根的出現主要表現在定義域的變化上。
![增根](/img/1/f3a/wZwpmL2MTNxUTOzEjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxIzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
例如:若已知橢圓 ,O為原點坐標,A為橢圓右頂點,若橢圓上存在一點P,使OP⊥PA,求橢圓的圓心率的範圍。
解:橢圓上存在一點P,使OP⊥PA,即是以OA為直徑畫圓,要求與橢圓有除了A(a,0)以外的另外一個解。所以聯立橢圓和圓的方程:
![增根](/img/d/99f/wZwpmL1MzN2UDNyUjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1IzLyYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/0/dca/wZwpmLxEjM4MTOzEjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxIzLzEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/9/391/wZwpmL0cDN3IjN2QzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0MzL2UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/2/e04/wZwpmL4MjM1QDOzEDN2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxQzL0MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/9/96f/wZwpmL1IjM4kTN3YTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2EzLzQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
因為有兩個根,所以
![增根](/img/9/d94/wZwpmL2cDO5ATO0cTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3EzLzYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/f/1f8/wZwpmL4cDNzcDMxUjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1IzLzgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
而正解卻是
![增根](/img/3/c46/wZwpmL4MDM5kTN5AzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwMzL0QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
由(*)得
![增根](/img/3/2eb/wZwpmLxMTO1MTOyQzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0MzL3UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
∴
![增根](/img/3/2db/wZwpmLyYDNwczN4QTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0EzL1czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
∴
![增根](/img/8/003/wZwpmL2IDM0EDOzMjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzIzL3QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
然而問題出在,無論怎么取,只要 ,好像△永遠都大於0。
於是我們取e=1/2
![增根](/img/8/7bc/wZwpmLxczM1YDMyIjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyIzLwAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
假設
![增根](/img/e/242/wZwpmL2AjM3gjNygTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzLwczLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
即可得橢圓 ···①
![增根](/img/1/f5f/wZwpmL3ADM2IjMxQzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0MzLwEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
與圓 ···②
![增根](/img/f/d9a/wZwpmLyIjMxUTN3YzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2MzL4QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
聯立即可得 ···(*)
![增根](/img/e/65c/wZwpmLyQDM3ATN1gzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4MzL0IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
有十字相乘
![增根](/img/9/d87/wZwpmLzADM2czM1gTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzL4IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
顯然 此時 是增根
![增根](/img/9/d87/wZwpmLzADM2czM1gTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzL4IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/9/eee/wZwpmL4IzNxQjN5cTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3EzL0EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
將 帶入①式
![增根](/img/9/d87/wZwpmLzADM2czM1gTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzL4IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/9/eee/wZwpmL4IzNxQjN5cTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3EzL0EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
將 帶入②式
![增根](/img/9/d87/wZwpmLzADM2czM1gTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzL4IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/c/3e7/wZwpmLzcDO1ADMxUzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1MzLwYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
將 帶入(*)式
可知這裡的確是產生了一個增根,而且在解題過程中不能通過任何方式排除,這說明多個非函式方程聯立求解時,方程本身無法限制x的取值。一般來說,直線與圓錐曲線的聯立並沒有出現過算出兩個解,還需要帶回去驗根的情況,大概是因為圓錐曲線不是函式,而直線是函式的原因。
注意:
1.不是任何的兩個非函式方程聯立都會產生增根。例如圓不是函式,但求兩個圓的交點,不會產生增根。
![增根](/img/1/c6a/wZwpmLzUjN4YjM4MzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzMzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/2/7dc/wZwpmL0EDOwgzM0ADN2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwQzL1YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
2.增根的產生和定義域有關係,但沒有絕對的關係。不能說聯立方程時,將x定義域擴大或縮小就必然會引起增根。如上述例題中,①式定義域(-2,2) ②式定義域(0,2)大多數人是在②式中,用x表示y,寫成 ,再帶入①式,產生了增根。但是如果我們在①式中用x表示y,寫成 ,再帶入②式,我們依然會得到增根。
下面列出兩種必然會出現增根的一般式:
橢圓與拋物線增根
![增根](/img/1/f3a/wZwpmL2MTNxUTOzEjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxIzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/a/5a2/wZwpmL0ATMzMDMxYjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2IzL1czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
橢圓(和拋物線聯立方程式得:
![增根](/img/2/bb5/wZwpmLzQjNxUTM2QzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0MzLzEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/3/51e/wZwpmLwUjN4UTO1gTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzLzQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/a/49a/wZwpmLygzN4QDOxMzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzMzL2EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
由韋達定理得 且
![增根](/img/4/e51/wZwpmL4ETNwkzM1gTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzL2czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/5/32a/wZwpmL3UzMygDMxMjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzIzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/a/5a2/wZwpmL0ATMzMDMxYjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2IzL1czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/9/852/wZwpmL0cDN0ADO2UzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1MzLxAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
可知,若,則,出現原因是忽略了中的隱含定義域x>0。聯立方程式求解誤認為x∈R(另外我們還知道)。
雙曲線與拋物線增根
![增根](/img/e/864/wZwpmLyAzNwUTO2MzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzMzL2czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/a/5a2/wZwpmL0ATMzMDMxYjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2IzL1czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
雙曲線和拋物線聯立方程式得
![增根](/img/2/81b/wZwpmLxgTMzIjN3QjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0IzL2UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/3/51e/wZwpmLwUjN4UTO1gTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzLzQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/d/150/wZwpmL2AjNwMTN4QzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0MzLyIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
由韋達定理得且
![增根](/img/4/e51/wZwpmL4ETNwkzM1gTM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzL2czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/5/32a/wZwpmL3UzMygDMxMjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzIzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/a/5a2/wZwpmL0ATMzMDMxYjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2IzL1czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/9/852/wZwpmL0cDN0ADO2UzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1MzLxAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
可知,若,則,出現原因是忽略了中的隱含定義域x>0。聯立方程式求解誤認為x∈R(另外我們還知道)。
無理數方程的增根
![增根](/img/a/507/wZwpmL1YDNzgDOxQzM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0MzLxUzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![增根](/img/3/da7/wZwpmL3gzN3UDM1IDN2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyQzL4czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
解:兩邊平方得
![增根](/img/d/dca/wZwpmLwQDO4MjN4EjM2EzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxIzLwczLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
得
得x=5或x=-6(增根)
出現增根的原因是由於兩邊平方忽略了上式的X>0且根號內的值大於等於0。
由於同樣的粗心大意,錯誤還會在無理不等式中體現。
解法
解分式方程時出現增根或失根,往往是由於違反了方程的同解原理或對方程變形時粗心大意造成的。
如果不遵從同解原理,即使解整式方程也可能出現增根.例如將方程x-2=0的兩邊都乘x,變形成x(x-2)=0,方程兩邊所乘的最簡公分母,看其是否為0,是0即為增根。
還可以把x代入最簡公分母也可。
增根的產生,歸根結底都是因為思維的不全面產生的。解題時要保證步步變形的等價性,這種等價性要通過等式和不等式去約束出來,特別是不等式,容易被忽略。如果不得已必須用不等價變形來解題,那么最後千萬別忘記通過檢驗來去掉增根,這種檢驗也要注意全面性。
增根的不可忽視性
許多人解方程時,得到了增根,比如說能量是負值,一般的人都會將這個忽視掉,但這些值是挺令人尋味的。著名的物理學家狄拉克利用相對論、量子力學尋找粒子的能量時,他發現某個粒子的能量和其動量緊密相關,即E^2=p^2+m^2(p為動量,m為粒子的質量),解得E=±(p^2+m^2)^(1/2),你肯定想保留正根,因為你知道能量不會是負值,但數學家們告訴狄拉克,你不能忽略負值,因為數學告訴我有兩個根,你不能隨便丟掉。
後來事實證明,第二個根,也就是為負的那個根,正是理論的關鍵:世界上既有粒子,也有反粒子。負能量就是用來解釋什麼是反粒子的。