分式方程“增根”之刍议

“增根”是在分式方程解答过程中时常出现的问题.在近期的阅读过程中发现,针对有关分式“增根”的数学问题,出现了不少争议.这些争议直接反映出的是时常出现的涉及“增根”的有误数学问题,而背后则反映出了一些教师在分式方程“增根”理解上的模糊、片面,甚至错误.笔者对出现的问题进行了一些梳理,并根据现有的资料,对分式方程“增根”概念的内涵进行了细致的分析,且以此对中学阶段关于分式方程增根的教材编排提出了个人看法.现将思考所得呈现于此,与大家交流.

1 对“增根”理解上的问题

笔者查阅了一些文献资料,对于“增根”的理解,存在以下几方面的错误认识:

(1)使分母为零的值为增根.

如习题:①[1]方程x(x+1)x-1=0的增根是( ).

(2)分式方程会产生增根.如习题:①,题意已确认其必有增根;③m为何值时,方程x+1x-2-mx-2=2有增根?去分母,得x+1-m=2x-4,当x=2时,m=3.所以当m=3时,原分式方程有增根[3].也就是说,题解是在x=2一定是方程增根的前提下进行的,且分式方程x+1x-2-3x-2=2一定有增根.

(3)不同的非同解变形产生不同的增根.我们知道,在解分式方程时,通过去分母,把分式方程转化为整式方程,以整式方程的解来求得原分式方程的解.但由于这一转化可能为非同解变形,所以分式方程就可能产生增根.准确地说,是因为去分母的缘故,使得分式方程可能产生增根.罗峻在解答分式方程④6(x+1)(x-1)-3x-1=1时,对方程采用了三种不同的变形即三种不同的去分母方式,得到了三种不同的增根.解答1:将方程两边同时乘以(x+1)(x-1),原方程有一个增根x=1;解答2:将方程两边同时乘以(x2-1)(x+1),得到原方程有两个增根x=±1;解答3:将方程的两边同时乘以x(x2-1)(x+1),得到原方程有三个增根x=0、±1[4].

2 “增根”概念包含的三个基本条件

对以上问题的分析,我们需要从概念入手.受能力局限,笔者查阅了很多资料,关于“增根”未曾获得一个较为权威的、严格的定义.这里不妨以北师大版初中数学教材(2002年版,八年级下册,P80~81)为例.

教材在利用去分母求解分式方程⑤1-xx-2=12-x-2之后,对“增根”作了如下描述:“在这里,x=2不是原方程的根,因为它使得原分式方程的分母为零,我们称它为原方程的增根.产生增根的原因是,我们在方程的两边同乘了一个可能使分母为零的整式.”

笔者对这段关于“增根”的描述作如下理解:1、x=2是原分式方程变形后的整式方程的解;2、x=2使得原分式方程的分母为零;3、“在这里”意指对方程⑤进行了两边同乘整式x-2的变形,这时的x-2是原分式方程⑤的最简公分母,而不是其它的公分母,其“最简”是数学简洁性的特点要求.综上可见,分式方程“增根”的概念包含了三个基本条件:1、在解法上,采取的是通过“去分母”(分式方程两边同乘“最简公分母”)把分式方程转化为整式方程求解的方法(不妨简称为“去分母”法);2、“增根”是变形后整式方程的解;3、“增根”使得原分式方程的分母为零.

3 关于“增根”问题的两个结论

根据以上对“增根”的分析,容易判断“使分母为零的值为增根”的理解是错误的.“增根”首先是变形后的整式方程的解,如果不是整式方程的解,也就谈不上原方程的“增根”.同时,我们还能得到以下两个重要结论:

3.1 “增根”是分式方程“去分母”解法的产物

“增根”的产生与分式方程的解法有关,与方程本身无关.笔者曾撰文认为“无论是分式方程,还是其它形式的方程,方程自身是不可能产生增根的”、“方程有没有解、有怎样的解是由方程自身决定的,与我们有没有求解无关,与怎样求解无关”、“分式方程求解的过程中之所以可能产生增根,与我们求解的方式有关”[5].

其实,对于分式方程而言,如果我们采取“通分、移项、合并”的方法是不会产生增根的.如方程⑤可作如下解答:1-xx-2=-1x-2-2(x-2)x-2,1-xx-2+1x-2+2(x-2)x-2=0,x-2x-2=0,得出该方程无解(x=2不是原方程的解).

之所以人们把分式方程与“增根”联系起来,是因为我们默认了“去分母”是分式方程最为便捷的解法,因而为人们一贯采用,以致被一些教师片面地认为这是分式方程的唯一解法.需要注意的是,我们在理解“增根”的概念时,切不可忽略“去分母”解法这基本前提,而这也正是被很多教师所忽略的.“‘增根’是由于选择了‘去分母’这样一个不能确保同解变形的方法而产生的‘副产品’,而不是方程自身的‘副产品’!严格地讲,称之为‘原方程的增根’是不贴切的,叫做‘去分母法的增根’才准确恰当”[6].

关于分式方程的“增根”问题,笔者认为有两种处理方式:1)根据上述分式方程“增根”所包含的三个基本条件,给分式方程的“增根”作类似如下明确的定义:“在方程两边同乘最简公分母,将分式方程转化为整式方程时,如果该整式方程的解使得原方程的分母为零,那么我们称之为原方程的增根.”这样,我们说“原方程的增根”便有了充足的理由,因为尽管“增根”并非分式方程的固有属性,但给其作这样一个定义,亦未尝不可.2)回避“增根”问题.人教社2004年版教材(八年级下册)在分式方程内容的安排上即采取了这种处理策略.教材在介绍了分式方程解答的全部过程后,作了如下归纳:“一般地,解分式方程时,去分母后所得整式方程的解有可能使原方程中分母为0,因此应如下检验:将整式方程的解代入最简公分母,如果最简公分母的值不为0,则整式方程的解是原分式方程的解;否则,这个解不是原分式方程的解.”

笔者以为,人教版教材的处理比较恰当.一方面,在教材未对“增根”概念作明确定义的前提下提出、使用“增根”,容易产生片面的,甚至是错误的理解,并在数学学习中出现诸多有争议的,甚至是错误的问题.在中学阶段,只需能够检验出变形后的整式方程的解是否是原分式方程的根即可,无需涉及较为模糊的“增根”概念.另一方面,即便对分式方程的“增根”给出了严格的定义,那么无理方程以及其它方程的“增根”亦需定义,况且类似概念的定义对于中学阶段的数学学习有多大意义,笔者实难判断.

3.2 去分母时,方程两边所乘整式应为“最简”公分母

用“去分母”法求解分式方程时,我们在方程两边同乘一个整式,将分式方程转化为整式方程.因为这样的转变有可能是非同解变形,那么就有可能产生增根.但值得注意的是,方程两边同乘的这个整式是不是一定为最简公分母?如果如罗峻在解方程④时那样,方程两边分别同乘了(x+1)(x-1)、(x2-1)(x+1)、x(x2-1)(x+1),能否认为原分式方程有三种不同的增根?笔者根据自己对“增根”的理解,认为在中学阶段求解分式方程的解法已基本统一的前提下,方程两边同乘的整式应该是最简公分母.一方面,数学讲究简洁,繁琐的解答过程不利于分式方程的求解;另一方面,若按罗峻的做法――方程两边同乘的只是公分母,而非最简公分母,即会出现除根之外的任何一个数都可以成为原方程的增根,这既对解题无益,亦对“增根”问题的研究无益.

参考文献

[1][3] 孟祥静.分式方程增根问题的讨论[J].数学学习与研究:教研版,2008(3):1.

[2] 杨波.由一道分式方程题引起对增根的思考[J].中学教与学,2009(7):29

[4] 罗峻.中考题也会出错――对“有增根”类中考试题的讨论[J].中学数学(初中版),2013(5):34-35

[5] 黄良春.分式方程增根之我见[J].中小学数学(初中),2014(9):14-16

[6] 武海娟.不会产生增根的分式方程解法――兼谈关于分式方程增根的辩论[J].中小学数学(初中),2015(3):19-20

作者简介 黄良春,男,1963年1月生,江苏扬中人,高级讲师.

分式方程“增根”之刍议

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