分式的带入求值
因为感觉写的东西有极大的可能是错的,所以公开,希望路人指正。
感谢 @黄队 @Elegia 的群中指导!
普通的分式带入求值
分式形如 \(F(x) = \frac{G(x)}{H(x)}\),这里 \(G(x)\) 和 \(H(x)\) 也可以是分式。
比如当 \(G(x) = x\),\(H(x) = x ^ 2 + 1\) 时,\(F(x) = \frac{x}{x ^ 2 + 1}\)。
将 \(x = 5\) 带入,可以得到 \(F(5) = \frac{5}{26}\)。
易证,对于所有的 \(x\in R\),将 \(x\) 带入都可以得到合法的值。
带入后分子 \(= 0\) 分母 \(\ne 0\)
这其实并不是一个很特殊的 case
,就是为了让自己区分一下。
比如上面的 \(x = 0\) 时,分式值 \(F(0) = 0\)。
带入后分子 \(\ne 0\) 分母 \(= 0\)
大部分情况下这样就当它 \(\to \infty\) 就好了。
比如 \(\frac{x + 1}{x}\) 当 \(x = 0\) 时确实就是挂了(不要无中生有乘个 \(x\) 上去啊)。
可是这里有一种特殊情况:当分子分母都是类似的类型时。
其实可能还有好多特殊情况,但是萌新只遇到过这种。
比如 \(G(x) = \frac{x ^ 2}{x - 1}\),\(H(x) = \frac{x + 1}{x - 1}\),\(F(x) = \dfrac{\frac{x ^ 2}{x - 1}}{\frac{x + 1}{x - 1}}\)。
当 \(x = 1\) 时,那么可以上下同乘 \(x - 1\),就可以算了。
注:这里需要在带入之前乘,要不然乘 \(x - 1\) 就变成了乘 \(0\)。
其实就是需要在带入之前合法操作多项式,使得带入之后合法。
应该大部分时候,多乘几个 \(x - 1\) 上去玩玩都是没问题的,
可是很可能,乘多了会出现 \(0 / 0\) 或 \(\infty/\infty\) 的现象,具体见下文。
带入后分子 \(= 0\) 且分母 \(= 0\)
要用到洛必达法则!简单得说,洛必达法则就是
当带入 \(x = x_0\) 后分式变成 \(0/0\) 或 \(\infty/\infty\) 型的时,\(F(x_0) = \frac{G'(x_0)}{H'(x_0)}\)。
如果分子分母求导后还是 \(0/0\) 或 \(\infty/\infty\),就再导一次,一直导到不是这样为止。
然后或许就会转到上面的某种情况之一什么的?
至于证明,知乎 上有好多长篇大论,萌新无才,就把证明咕了。
比如 \(F(x) = \frac{(x - 1)(x + 1)}{x - 1}\) 时带入 \(x = 1\)。
根据直觉或约分,可以发现 \(\lim_{x\to 1}F(x) = 2\)。
根据洛必达法则,\(F(1) = \frac{2}{1} = 2\)。这样勉强验证了它是对的。
其他
感觉分式带入求值什么的有些过于玄学,或许也是萌新探究不深。
有些时候分式带入求值或许有很多种方法,或许都是对的(?)。
比如在求导之前之后处理分式什么的,萌新也不太懂……
就先写到这里了。