13. 已知$\frac{x}{2}=\frac{y}{3}=\frac{z}{4}$,求$\frac{2x+3y+4z}{5x-2y}$的值.
答案
$\frac{29}{4}$
解析
设$\frac{x}{2}=\frac{y}{3}=\frac{z}{4}=k$($k≠0$),则$x=2k$,$y=3k$,$z=4k$。将其代入$\frac{2x+3y+4z}{5x-2y}$,得:
分子:$2x+3y+4z=2×2k + 3×3k + 4×4k=4k+9k+16k=29k$;
分母:$5x-2y=5×2k - 2×3k=10k-6k=4k$;
所以$\frac{2x+3y+4z}{5x-2y}=\frac{29k}{4k}=\frac{29}{4}$($k≠0$,约去$k$)。
分子:$2x+3y+4z=2×2k + 3×3k + 4×4k=4k+9k+16k=29k$;
分母:$5x-2y=5×2k - 2×3k=10k-6k=4k$;
所以$\frac{2x+3y+4z}{5x-2y}=\frac{29k}{4k}=\frac{29}{4}$($k≠0$,约去$k$)。
14. 当 $ x $ 取什么值时,分式 $ \dfrac{x - 1}{2 - 3x} $ 满足下列条件?
(1)分式的值是正数;
(2)分式的值是负数;
(3)分式的值是零;
(4)分式无意义。
(1)分式的值是正数;
(2)分式的值是负数;
(3)分式的值是零;
(4)分式无意义。
答案
(1)当$\frac{2}{3} < x < 1$时,分式的值是正数;(2)当$x > 1$或$x < \frac{2}{3}$时,分式的值是负数;(3)当$x = 1$时,分式的值是零;(4)当$x = \frac{2}{3}$时,分式无意义。
解析
要解决分式$\frac{x - 1}{2 - 3x}$的相关问题,需根据分式的性质分析:
(1)分式的值为正数时,分子与分母同号,分两种情况:
① $\begin{cases}x - 1 > 0 \\2 - 3x > 0\end{cases}$,解得$\begin{cases}x > 1 \\x < \frac{2}{3}\end{cases}$,无解;
② $\begin{cases}x - 1 < 0 \\2 - 3x < 0\end{cases}$,解得$\begin{cases}x < 1 \\x > \frac{2}{3}\end{cases}$,即$\frac{2}{3} < x < 1$;
(2)分式的值为负数时,分子与分母异号,分两种情况:
① $\begin{cases}x - 1 > 0 \\2 - 3x < 0\end{cases}$,解得$\begin{cases}x > 1 \\x > \frac{2}{3}\end{cases}$,即$x > 1$;
② $\begin{cases}x - 1 < 0 \\2 - 3x > 0\end{cases}$,解得$\begin{cases}x < 1 \\x < \frac{2}{3}\end{cases}$,即$x < \frac{2}{3}$;
(3)分式的值为零时,分子为0且分母不为0:
令$x - 1 = 0$,得$x = 1$,此时分母$2 - 3×1 = -1 ≠ 0$,故$x = 1$;
(4)分式无意义时,分母为0:
令$2 - 3x = 0$,解得$x = \frac{2}{3}$。
(1)分式的值为正数时,分子与分母同号,分两种情况:
① $\begin{cases}x - 1 > 0 \\2 - 3x > 0\end{cases}$,解得$\begin{cases}x > 1 \\x < \frac{2}{3}\end{cases}$,无解;
② $\begin{cases}x - 1 < 0 \\2 - 3x < 0\end{cases}$,解得$\begin{cases}x < 1 \\x > \frac{2}{3}\end{cases}$,即$\frac{2}{3} < x < 1$;
(2)分式的值为负数时,分子与分母异号,分两种情况:
① $\begin{cases}x - 1 > 0 \\2 - 3x < 0\end{cases}$,解得$\begin{cases}x > 1 \\x > \frac{2}{3}\end{cases}$,即$x > 1$;
② $\begin{cases}x - 1 < 0 \\2 - 3x > 0\end{cases}$,解得$\begin{cases}x < 1 \\x < \frac{2}{3}\end{cases}$,即$x < \frac{2}{3}$;
(3)分式的值为零时,分子为0且分母不为0:
令$x - 1 = 0$,得$x = 1$,此时分母$2 - 3×1 = -1 ≠ 0$,故$x = 1$;
(4)分式无意义时,分母为0:
令$2 - 3x = 0$,解得$x = \frac{2}{3}$。
15. 若 $ x $ 为整数,且$\frac{4x + 8}{x^2 - 4}$的值也为整数,求所有符合条件的 $ x $ 的值之和。
答案
14
解析
先对分式化简:$\frac{4x + 8}{x^2 - 4}=\frac{4(x + 2)}{(x + 2)(x - 2)}$,需满足$x + 2≠0$即$x≠-2$,约分后得$\frac{4}{x - 2}$。因为$x$为整数,且$\frac{4}{x - 2}$为整数,所以$x - 2$是4的约数,即$x - 2 = ±1,±2,±4$。分别计算:当$x - 2=1$时,$x=3$;当$x - 2=-1$时,$x=1$;当$x - 2=2$时,$x=4$;当$x - 2=-2$时,$x=0$;当$x - 2=4$时,$x=6$;当$x - 2=-4$时,$x=-2$(此时分母为0,舍去)。符合条件的$x$为0、1、3、4、6,它们的和为$0 + 1 + 3 + 4 + 6 = 14$。
16. 已知$x^2 - 3x + 1 = 0$,求$\dfrac{x^2}{x^4 + x^2 + 1}$的值.
答案
$\frac{1}{8}$
解析
已知$x^2 -3x +1=0$,因为$x≠0$(若$x=0$,代入方程得$1=0$,不成立),两边同除以$x$得:$x -3 +\frac{1}{x}=0$,即$x+\frac{1}{x}=3$。对所求式子取倒数:$\frac{x^4+x^2+1}{x^2}=x^2 +1 +\frac{1}{x^2}$,利用完全平方公式,$x^2+\frac{1}{x^2}=(x+\frac{1}{x})^2 -2$,代入$x+\frac{1}{x}=3$,得$x^2+\frac{1}{x^2}=9-2=7$,故$\frac{x^4+x^2+1}{x^2}=7+1=8$,因此$\frac{x^2}{x^4+x^2+1}=\frac{1}{8}$。
17. 阅读下面的解题过程:
已知$\frac{x}{x^2 + 1} = \frac{1}{3}$,求$\frac{x^2}{x^4 + 1}$的值.
解:由$\frac{x}{x^2 + 1} = \frac{1}{3}$,知$x≠0$,所以$\frac{x^2 + 1}{x} = 3$,即$x + \frac{1}{x} = 3$,所以$\frac{x^4 + 1}{x^2} = x^2 + \frac{1}{x^2} = (x + \frac{1}{x})^2 - 2x · \frac{1}{x} = 3^2 - 2 = 7$,所以$\frac{x^2}{x^4 + 1}$的值为$\frac{1}{7}$.
该题的解法叫作“倒数法”.
请你利用“倒数法”解下面的题目:
已知$\frac{x}{x^2 - 2x - 2} = 4$.
求:(1) $x - \frac{2}{x}$的值;
(2) $\frac{x^4 - 6x^2 + 4}{x^2}$的值.
已知$\frac{x}{x^2 + 1} = \frac{1}{3}$,求$\frac{x^2}{x^4 + 1}$的值.
解:由$\frac{x}{x^2 + 1} = \frac{1}{3}$,知$x≠0$,所以$\frac{x^2 + 1}{x} = 3$,即$x + \frac{1}{x} = 3$,所以$\frac{x^4 + 1}{x^2} = x^2 + \frac{1}{x^2} = (x + \frac{1}{x})^2 - 2x · \frac{1}{x} = 3^2 - 2 = 7$,所以$\frac{x^2}{x^4 + 1}$的值为$\frac{1}{7}$.
该题的解法叫作“倒数法”.
请你利用“倒数法”解下面的题目:
已知$\frac{x}{x^2 - 2x - 2} = 4$.
求:(1) $x - \frac{2}{x}$的值;
(2) $\frac{x^4 - 6x^2 + 4}{x^2}$的值.
答案
(1)$\frac{9}{4}$;(2)$\frac{16}{49}$
解析
已知$\frac{x}{x^2 -2x -2}=4$,因为$x≠0$(若$x=0$,左边为$0≠4$,不符合题意),对等式两边取倒数得:
$\frac{x^2 -2x -2}{x}=\frac{1}{4}$,
拆分左边得:$x - 2 - \frac{2}{x} = \frac{1}{4}$,
移项计算得:$x - \frac{2}{x} = \frac{1}{4} + 2 = \frac{9}{4}$,即(1)的结果。
对于(2),求$\frac{x^2}{x^4 -6x^2 +4}$,先对其取倒数:
$\frac{x^4 -6x^2 +4}{x^2} = x^2 -6 + \frac{4}{x^2}$,
将$x^2 + \frac{4}{x^2}$变形为完全平方形式:$x^2 + \frac{4}{x^2}=(x - \frac{2}{x})^2 + 2· x· \frac{2}{x}=(x - \frac{2}{x})^2 +4$,
代入$x - \frac{2}{x}=\frac{9}{4}$,得:
$x^2 + \frac{4}{x^2}=(\frac{9}{4})^2 +4=\frac{81}{16}+\frac{64}{16}=\frac{145}{16}$,
因此$\frac{x^4 -6x^2 +4}{x^2}=\frac{145}{16}-6=\frac{49}{16}$,
故$\frac{x^2}{x^4 -6x^2 +4}=\frac{16}{49}$。
$\frac{x^2 -2x -2}{x}=\frac{1}{4}$,
拆分左边得:$x - 2 - \frac{2}{x} = \frac{1}{4}$,
移项计算得:$x - \frac{2}{x} = \frac{1}{4} + 2 = \frac{9}{4}$,即(1)的结果。
对于(2),求$\frac{x^2}{x^4 -6x^2 +4}$,先对其取倒数:
$\frac{x^4 -6x^2 +4}{x^2} = x^2 -6 + \frac{4}{x^2}$,
将$x^2 + \frac{4}{x^2}$变形为完全平方形式:$x^2 + \frac{4}{x^2}=(x - \frac{2}{x})^2 + 2· x· \frac{2}{x}=(x - \frac{2}{x})^2 +4$,
代入$x - \frac{2}{x}=\frac{9}{4}$,得:
$x^2 + \frac{4}{x^2}=(\frac{9}{4})^2 +4=\frac{81}{16}+\frac{64}{16}=\frac{145}{16}$,
因此$\frac{x^4 -6x^2 +4}{x^2}=\frac{145}{16}-6=\frac{49}{16}$,
故$\frac{x^2}{x^4 -6x^2 +4}=\frac{16}{49}$。
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