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『高中数学』关于穿针引线法,你需要知道这些

2022-11-06 02:42 作者:げいしも_芸  | 我要投稿

首先,我们先来介绍一下穿针引线法:

对于一关于x的有理分式%5Cfrac%7BP_m(x)%7D%7BQ_n(x)%7D,其中m%2Cn表示多项式最高次项次数,P_m(x)%E4%B8%8EQ_n(x)的最高项次项系数均为正数

P_m(x)%3D0的零点为p_1%2Cp_2%2C...%2Cp_mQ_n(x)%3D0的零点为q_1%2Cq_2%2C...%2Cq_n

将所有零点在数轴上标出,并从右上角开始,引出一根线,穿过每一个零点,同时从数轴上(下)方移动到下(上)方。注意:若该零点的重数为偶数,则无法穿过,若为奇数,则可以穿过

最终会得到这样一张图(以

P(x)%3D(x-2)%5E2(x%2B1)%EF%BC%8CQ(x)%3D(x-3)(x%2B2)%5E3为例):

效果图

这张图告诉我们:有理分式

u%3D%5Cfrac%7BP(x)%7D%7BQ(x)%7D%3D%5Cfrac%7B(x-2)%5E2(x%2B1)%7D%7B(x-3)(x%2B2)%5E3%7D

%E5%9C%A8(-2%2C-3)%5Ccup(3%2C%2B%E2%88%9E)%E4%B8%8A%2Cu%3E0%EF%BC%8C%E5%9C%A8(-%E2%88%9E%2C-2)%5Ccup(-1%2C2)%E4%B8%8A%2Cu%3C0

那么,这是为什么?为什么穿针引线法有这种作用?

原理介绍

首先,我们要知道这几点:

1. 当x的值充分大时,关于x的多项式(最高次项系数大于零)的值总是正数

2. 若x%3Dx_0时多项式的值为0,那么x%3Cx_0%E6%97%B6%E7%9A%84%E5%80%BCf_1%E4%B8%8Ex%3Ex_0%E6%97%B6%E7%9A%84%E5%80%BCf_2的正负关系与多项式在x%3Dx_0时该根的重数有关,即:

%E5%BD%93x_0%E7%9A%84%E9%87%8D%E6%95%B0%E4%B8%BA%E5%81%B6%E6%95%B0%E6%97%B6%EF%BC%8Cf_1%E4%B8%8Ef_2%E5%90%8C%E5%8F%B7%EF%BC%8C%E5%BD%93x_0%E7%9A%84%E9%87%8D%E6%95%B0%E4%B8%BA%E5%A5%87%E6%95%B0%E6%97%B6%EF%BC%8Cf_1%E4%B8%8Ef_2%E5%BC%82%E5%8F%B7

知道了这两点,就不难推出穿针引线法

那么,对于一有理分式

u%3D%5Cfrac%7BP(x)%7D%7BQ(x)%7D%EF%BC%88P(x)%E4%B8%8EQ(x)%E6%9C%80%E9%AB%98%E6%AC%A1%E9%A1%B9%E7%B3%BB%E6%95%B0%E5%9D%87%E4%B8%BA%E6%AD%A3%EF%BC%89,我们有如下结论:

当x的取值充分大时,P(x)>0且Q(x)>0,故%5Cfrac%7BP(x)%7D%7BQ(x)%7D%3E0

每当x经过一个零点x_0,若x_0的重数为奇数,则u变号,若x_0的重数为偶数,则u不变号

于是,我们便可以标记有零点的数轴右上角开始(此时u>0),并依次穿过所有零点,每当穿过一个零点时,u的符号视x_0的重数决定是否改变

根据这种作图方式,便能够做出上图,而这图表明:线在数轴以上对区间内,u>0;线在数轴以下的区间内,u<0(这两个区间均为开区间)

至此,便是穿针引线法的原理介绍,穿针引线法常被用于求已知某一有理分式的正负时,自变量的取值范围,使用一般方法步步求解十分浪费时间,而使用穿针引线法则可以事半功倍,这也是大多数老师选择这个方法的原因之一

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