师:同学们好,欢迎来到数学课堂,我们一起学习分式的混合运算。首先回顾分式的运算法则:
乘法:分子之积作为积的分子,分母之积作为积的分母。
除法:除以一个数等于乘以这个数的倒数,将除式的分子分母颠倒位置后与被除数相乘,即化除为乘。
乘方:把分子、分母分别乘方。
加减法:分为同分母和异分母两种情况。同分母时,分母不变,分子相加减;异分母时,先通分化为同分母,再进行加减。
分式的混合运算是在实数混合运算基础上进行的,运算法则相同,区别在于数与式。所以,分式混合运算常类比实数混合运算来解决问题。带着这些运算法则,我们来看问题一。大家思考该如何解决?
生:有的同学发现这是异分母相加减,应先通分,最简公分母是(x(x + 1))。第一个分式分子分母同乘(x + 1),第二个分式分子分母同乘(x)。
师:对,第一个分式分子展开得到(x^2 - 1),这里(x^2)与(-x^2)相消为(0),就得到(\frac{-x}{x(x + 1)})。这个问题要注意,通分一定要确定好最简公分母。现在看第二个问题,其中有哪些运算,运算顺序是什么,你怎么理解?
生:发现既有分式的乘方又有除法,按照先乘方再乘除的顺序。
师:没错,按照先乘方再乘除,化除为乘,也就是第二个分式分子分母颠倒位置。同时,第一个分式里的(x^2 - 1)利用平方差公式因式分解为((x + 1)(x - 1))。此时约去(x - 1),再约去(x),最终结果是(\frac{x - 1}{x(x + 1)})。这里要注意先乘方再乘除。当遇到能因式分解的多项式,一定要先因式分解,不能分解的视作一个整体,结果要化到最简,即不能再约分。
问题一和问题二解决了,我们来看例(6)。同学们观察,不难发现它就是刚刚讲的问题一减问题二,实际上部分已解决。梳理一下,这里有乘方、除法、减法还有括号,按照先乘方再乘除后加减,有括号先算括号里的运算顺序进行。第二部分(x^2 - 1)因式分解为((x + 1)(x - 1)),目的是约分,约去(x - 1),再约去(x)。减号前面部分分子(x^2)与(-x^2)相消。此时分母变为同分母相加减,分母是(x(x + 1)),分母不变,分子相加减,分子里(-1)和(1)相消为(0)。这时结束了吗?显然没有,分子分母都有(x),还可再次约分得到(\frac{-1}{x + 1})。
通过例(6)再次梳理,先乘方再乘除后加减,有括号先算括号里的。遇到能因式分解的多项式先因式分解,计算结果要化成最简分式或整式。学习到这里,相信大家对分式有了一定掌握,来挑战一下,看练习一。建议认真思考并试着做出来,完成了吗?我们一起看。
这个运算有括号有除法,按运算顺序先算括号里的。但发现括号里有数字(1),把(1)看作(\frac{x - 1}{x - 1}),便于同分母运算,得到相应式子。整理后化除为乘,分母(x^2 - 1)因式分解为((x + 1)(x - 1)),约去(x),再约去(x - 1),最终得到(x + 1),这是严格按运算顺序进行的。
乘法分配律可简化运算,这里先把除转化为乘,将(\frac{x^2 - 1}{x})利用分配律分配进去。与第二项相乘时,(x^2 - 1)因式分解为((x + 1)(x - 1)),约去(x - 1)。此时分母都是(x),分子相加减,再次约分得到(x + 1),这是运用乘法分配律简便运算。通过这个练习可知,分式混合运算一般按运算顺序进行,同时观察题目结构特点,适当运用运算律或技巧简化运算。
分式混合运算综合性强,是整式运算、因式分解、分式运算的综合点。解答问题要注意知识点整合。是不是所有除和括号都能用乘法分配律呢?看第二个练习,是一个括号除以一个分式,这里是分式除以括号,还能用分配律吗?
生:除法没有分配律,即便把括号变成倒数也没法用。
师:对,唯一办法是先算括号里的。括号里有整式(a + 2),把它看作分母是(1)的式子,通分时分母分子同乘(a - 2),括号里就变成同分母相加减。整理分子得到(a^2 - 9),利用平方差公式分解为((a + 3)(a - 3)),分母(2a - 4)分解为(2(a - 2))。因式分解同时把除转化为乘,准备约分。这里要注意,(a - 2)可以直接约去,但分子(3 - a)与分母(a - 3),可对(3 - a)转换为(-(a - 3)),才能放心约去(a - 3),避免符号错误,最终得到(-\frac{2(a + 1)}{3})。
