25. 对于两个分式 $ A,B $,如果 $ |A - B| = 2 $,那么我们称分式 $ A $ 与分式 $ B $ 互为“相伴分式”。结合以上信息,解答下列问题。
(1) 下列互为“相伴分式”的是 ______(填序号);
① $ \frac{x}{x+1} $ 与 $ \frac{2x+1}{x+1} $;② $ \frac{3x}{x-1} $ 与 $ \frac{x+2}{x-1} $。
(2) 若 $ \frac{3x}{x-2} $ 与 $ \frac{1}{x-2} $ 互为“相伴分式”,求 $ x $ 的值;
(3) 若 $ \frac{ax}{x+3} $ 与 $ \frac{1}{x+3} $ 互为“相伴分式”,且 $ a $ 为正整数,求整数 $ x $ 的值。
(1) 下列互为“相伴分式”的是 ______(填序号);
① $ \frac{x}{x+1} $ 与 $ \frac{2x+1}{x+1} $;② $ \frac{3x}{x-1} $ 与 $ \frac{x+2}{x-1} $。
(2) 若 $ \frac{3x}{x-2} $ 与 $ \frac{1}{x-2} $ 互为“相伴分式”,求 $ x $ 的值;
(3) 若 $ \frac{ax}{x+3} $ 与 $ \frac{1}{x+3} $ 互为“相伴分式”,且 $ a $ 为正整数,求整数 $ x $ 的值。
答案
解:
(1) 计算得:
① $\left|\frac{x}{x+1} - \frac{2x+1}{x+1}\right| = \left|\frac{-x-1}{x+1}\right| = 1 ≠ 2$,
② $\left|\frac{3x}{x-1} - \frac{x+2}{x-1}\right| = \left|\frac{2x-2}{x-1}\right| = 2$,
所以互为“相伴分式”的是 $\boldsymbol{②}$。
(2) 由题意得:
$\left|\frac{3x}{x-2} - \frac{1}{x-2}\right| = 2$
化简得 $\left|\frac{3x-1}{x-2}\right| = 2$,去绝对值得:
$3x-1 = 2(x-2)$ 或 $3x-1 = -2(x-2)$
解第一个方程:
$3x-1 = 2x-4$,得 $x=-3$
解第二个方程:
$3x-1 = -2x+4$,得 $x=1$
检验:当$x=-3$时,$x-2=-5≠0$;当$x=1$时,$x-2=-1≠0$,均为原方程的解。
所以$x$的值为$-3$或$1$。
(3) 由题意得:
$\left|\frac{ax}{x+3} - \frac{1}{x+3}\right| = 2$
化简得 $\left|\frac{ax-1}{x+3}\right| = 2$,去绝对值得:
$ax-1 = 2(x+3)$ 或 $ax-1 = -2(x+3)$
整理得:
$(a-2)x = 7$ ①,$(a+2)x = -5$ ②
已知$a$为正整数,$x$为整数,且$x+3≠0$即$x≠-3$:
对①,7的整数因数为$\pm1,\pm7$:
当$a-2=1$时,$x=7$,得$a=3$,符合条件;
当$a-2=-1$时,$x=-7$,得$a=1$,符合条件;
当$a-2=7$时,$x=1$,得$a=9$,符合条件;
当$a-2=-7$时,$x=-1$,得$a=-5$,不符合正整数要求,舍去。
对②,$-5$的整数因数为$\pm1,\pm5$:
当$a+2=5$时,$x=-1$,得$a=3$,符合条件;
其余因数对应$a$均为负整数,全部舍去。
综上,整数$x$的值为$-7,-1,1,7$。
(1) 计算得:
① $\left|\frac{x}{x+1} - \frac{2x+1}{x+1}\right| = \left|\frac{-x-1}{x+1}\right| = 1 ≠ 2$,
② $\left|\frac{3x}{x-1} - \frac{x+2}{x-1}\right| = \left|\frac{2x-2}{x-1}\right| = 2$,
所以互为“相伴分式”的是 $\boldsymbol{②}$。
(2) 由题意得:
$\left|\frac{3x}{x-2} - \frac{1}{x-2}\right| = 2$
化简得 $\left|\frac{3x-1}{x-2}\right| = 2$,去绝对值得:
$3x-1 = 2(x-2)$ 或 $3x-1 = -2(x-2)$
解第一个方程:
$3x-1 = 2x-4$,得 $x=-3$
解第二个方程:
$3x-1 = -2x+4$,得 $x=1$
检验:当$x=-3$时,$x-2=-5≠0$;当$x=1$时,$x-2=-1≠0$,均为原方程的解。
所以$x$的值为$-3$或$1$。
(3) 由题意得:
$\left|\frac{ax}{x+3} - \frac{1}{x+3}\right| = 2$
化简得 $\left|\frac{ax-1}{x+3}\right| = 2$,去绝对值得:
$ax-1 = 2(x+3)$ 或 $ax-1 = -2(x+3)$
整理得:
$(a-2)x = 7$ ①,$(a+2)x = -5$ ②
已知$a$为正整数,$x$为整数,且$x+3≠0$即$x≠-3$:
对①,7的整数因数为$\pm1,\pm7$:
当$a-2=1$时,$x=7$,得$a=3$,符合条件;
当$a-2=-1$时,$x=-7$,得$a=1$,符合条件;
当$a-2=7$时,$x=1$,得$a=9$,符合条件;
当$a-2=-7$时,$x=-1$,得$a=-5$,不符合正整数要求,舍去。
对②,$-5$的整数因数为$\pm1,\pm5$:
当$a+2=5$时,$x=-1$,得$a=3$,符合条件;
其余因数对应$a$均为负整数,全部舍去。
综上,整数$x$的值为$-7,-1,1,7$。
26. 阅读下列材料:关于 $ x $ 的方程 $ x^2 - 3x + 1 = 0(x ≠ 0) $,方程两边同时除以 $ x $,得
$ x - 3 + \frac{1}{x} = 0 $,即 $ x + \frac{1}{x} = 3 $,$ (x + \frac{1}{x})^2 = x^2 + \frac{1}{x^2} + 2 · x · \frac{1}{x} = x^2 + \frac{1}{x^2} + 2 $,$ x^2 + \frac{1}{x^2} = (x + \frac{1}{x})^2 - 2 = 3^2 - 2 = 7 $。
根据以上材料,解答下列问题:
已知 $ x^2 - 4x + 1 = 0(x ≠ 0) $。
(1) 求 $ x + \frac{1}{x} $ 的值;
(2) 求 $ \frac{x^4 - 5x^2 + 1}{x^2} $ 的值;
(3) 拓展思考:若 $ \frac{x^4 + mx^2 + 1}{2x^4 + mx^2 + 2} = \frac{1}{3} $,求 $ m $ 的值。
$ x - 3 + \frac{1}{x} = 0 $,即 $ x + \frac{1}{x} = 3 $,$ (x + \frac{1}{x})^2 = x^2 + \frac{1}{x^2} + 2 · x · \frac{1}{x} = x^2 + \frac{1}{x^2} + 2 $,$ x^2 + \frac{1}{x^2} = (x + \frac{1}{x})^2 - 2 = 3^2 - 2 = 7 $。
根据以上材料,解答下列问题:
已知 $ x^2 - 4x + 1 = 0(x ≠ 0) $。
(1) 求 $ x + \frac{1}{x} $ 的值;
(2) 求 $ \frac{x^4 - 5x^2 + 1}{x^2} $ 的值;
(3) 拓展思考:若 $ \frac{x^4 + mx^2 + 1}{2x^4 + mx^2 + 2} = \frac{1}{3} $,求 $ m $ 的值。
答案
解:
(1) 已知$x^2 - 4x + 1 = 0$,且$x ≠ 0$,
方程两边同时除以$x$,得:
$x - 4 + \frac{1}{x} = 0$,
整理得$x + \frac{1}{x} = 4$。
(2) 对所求式子变形:
$\frac{x^4 - 5x^2 + 1}{x^2} = x^2 - 5 + \frac{1}{x^2} = (x^2 + \frac{1}{x^2}) - 5$,
由(1)知$x + \frac{1}{x} = 4$,两边平方得:
$(x + \frac{1}{x})^2 = x^2 + 2 + \frac{1}{x^2} = 16$,
因此$x^2 + \frac{1}{x^2} = 16 - 2 = 14$,
代入得原式$= 14 - 5 = 9$。
(3) 由$x ≠ 0$,将方程$\frac{x^4 + mx^2 + 1}{2x^4 + mx^2 + 2} = \frac{1}{3}$的分子、分母同时除以$x^2$,得:
$\frac{x^2 + m + \frac{1}{x^2}}{2x^2 + m + \frac{2}{x^2}} = \frac{1}{3}$,
将$x^2 + \frac{1}{x^2} = 14$代入上式,得:
$\frac{14 + m}{2×14 + m} = \frac{1}{3}$,
即$\frac{14 + m}{28 + m} = \frac{1}{3}$,
交叉相乘得:$3(14 + m) = 28 + m$,
展开得$42 + 3m = 28 + m$,
移项合并得$2m = -14$,
解得$m = -7$。
(1) 已知$x^2 - 4x + 1 = 0$,且$x ≠ 0$,
方程两边同时除以$x$,得:
$x - 4 + \frac{1}{x} = 0$,
整理得$x + \frac{1}{x} = 4$。
(2) 对所求式子变形:
$\frac{x^4 - 5x^2 + 1}{x^2} = x^2 - 5 + \frac{1}{x^2} = (x^2 + \frac{1}{x^2}) - 5$,
由(1)知$x + \frac{1}{x} = 4$,两边平方得:
$(x + \frac{1}{x})^2 = x^2 + 2 + \frac{1}{x^2} = 16$,
因此$x^2 + \frac{1}{x^2} = 16 - 2 = 14$,
代入得原式$= 14 - 5 = 9$。
(3) 由$x ≠ 0$,将方程$\frac{x^4 + mx^2 + 1}{2x^4 + mx^2 + 2} = \frac{1}{3}$的分子、分母同时除以$x^2$,得:
$\frac{x^2 + m + \frac{1}{x^2}}{2x^2 + m + \frac{2}{x^2}} = \frac{1}{3}$,
将$x^2 + \frac{1}{x^2} = 14$代入上式,得:
$\frac{14 + m}{2×14 + m} = \frac{1}{3}$,
即$\frac{14 + m}{28 + m} = \frac{1}{3}$,
交叉相乘得:$3(14 + m) = 28 + m$,
展开得$42 + 3m = 28 + m$,
移项合并得$2m = -14$,
解得$m = -7$。
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