解含代數分式的一次方程

文章摘要

含有代數分式的一次方程在 DSE 卷一甲部(1) 經常出現。關鍵技巧是將兩邊乘以分母的 最小公倍數 (LCM) 來 清除分母。 這會將分式方程轉化為簡單的一次方程,然後可用移項及化簡求解。 本文涵蓋 逐步方法、常見陷阱(例如忘記將每一項乘以 LCM), 以及大量 DSE 風格的例題。你亦會學習如何處理分母含有變數的方程,以及如何驗算答案。

學習目標

  • 辨識含有代數分式的一次方程。
  • 找出分母的 最小公倍數 (LCM)
  • 將兩邊乘以 LCM 以 清除所有分數
  • 運用移項及化簡解所得的一次方程。
  • 將解代回原方程驗算。
  • 避免常見錯誤,例如沒有將每一項乘以 LCM。

引言

含有代數分式的一次方程 是指未知數出現在一個或多個分數的分子中,或分數的分母為代數式的方程。 在 DSE 卷一甲部(1),你常被要求解像這樣的方程: \[ \frac{x}{2} - \frac{1}{3} = \frac{x}{4} + \frac{5}{6}, \quad \frac{2x-1}{3} = \frac{x+2}{2}, \quad \text{或} \quad \frac{3}{x} + 1 = \frac{5}{2x}. \] 分數的存在令方程看似複雜,但解法很直接: 將兩邊乘以分母的 LCM 以消除分數,然後解所得的一次方程。

本文將以清晰步驟、例題及大量練習引導你掌握此技巧。

方法:清除分母

黃金法則

將方程兩邊的每一項都乘以所有分母的 LCM。 這能一步消除所有分數。

步驟

  1. 找出方程中所有分母。
  2. 求這些分母的 LCM
  3. 將兩邊的 每一項 都乘以 LCM。
  4. 化簡每一項(分母應被約去)。
  5. 運用移項及化簡解所得的一次方程。
  6. 將解代回原方程驗算。
常見陷阱

切勿忘記將每一項都乘以 LCM – 包括沒有分數的項。 例如,在 \(\frac{x}{2} + 3 = \frac{x}{3}\) 中,\(3\) 也必須乘以 LCM。 另外,分配 LCM 時要小心負號。

例題(DSE 風格)

例題 1 – 簡單分式一次方程

例題 1

解 \(\displaystyle \frac{x}{3} - 1 = \frac{x}{6} + 2\)。

解:

分母為 3 和 6,LCM = 6。
將每一項乘以 6:
\(6 \cdot \frac{x}{3} - 6 \cdot 1 = 6 \cdot \frac{x}{6} + 6 \cdot 2\)
\(2x - 6 = x + 12\)
移項:\(2x - x = 12 + 6\)
\(x = 18\)

答案: \(x = 18\)。

例題 2 – 含括號

例題 2

解 \(\displaystyle \frac{2x+1}{3} = \frac{x-2}{2}\)。

解:

分母為 3 和 2,LCM = 6。
將兩邊乘以 6:
\(6 \cdot \frac{2x+1}{3} = 6 \cdot \frac{x-2}{2}\)
\(2(2x+1) = 3(x-2)\)
展開:\(4x + 2 = 3x - 6\)
移項:\(4x - 3x = -6 - 2\)
\(x = -8\)

答案: \(x = -8\)。

例題 3 – 分母含變數

例題 3

解 \(\displaystyle \frac{3}{x} + 1 = \frac{5}{2x}\)。

解:

分母為 \(x\) 和 \(2x\),LCM = \(2x\)(假設 \(x \neq 0\))。
將每一項乘以 \(2x\):
\(2x \cdot \frac{3}{x} + 2x \cdot 1 = 2x \cdot \frac{5}{2x}\)
\(6 + 2x = 5\)
移項:\(2x = 5 - 6 = -1\)
\(x = -\frac{1}{2}\)

答案: \(x = -\frac{1}{2}\)。

例題 4 – 多個分式

例題 4

解 \(\displaystyle \frac{2x-1}{4} - \frac{x+3}{3} = \frac{1}{2}\)。

解:

分母為 4、3、2,LCM = 12。
將每一項乘以 12:
\(12 \cdot \frac{2x-1}{4} - 12 \cdot \frac{x+3}{3} = 12 \cdot \frac{1}{2}\)
\(3(2x-1) - 4(x+3) = 6\)
展開:\(6x - 3 - 4x - 12 = 6\)
化簡:\(2x - 15 = 6\)
移項:\(2x = 21\)
\(x = \frac{21}{2}\)

答案: \(x = \frac{21}{2}\)。


DSE 應試技巧 – 卷一及卷二

卷一 甲部(1)
  • 展示乘以 LCM 的步驟 – 這能獲取步驟分。
  • 小心正負號:當減去一個含多項的分式時,記得分配負號。
  • 務必將解代回原方程驗算,以避免算術錯誤。
  • 若分母含有變數,寫出限制條件(如 \(x \neq 0\))(如題目要求)。
卷二 (MC)
  • 有時可透過 代入選項 測試來節省時間。
  • 留意 LCM 錯誤 – 使用錯誤的 LCM 是常見的干擾項。
  • 若方程較複雜,嘗試在心中消除分數再求解。

DSE 式練習題

解下列各方程,完整解題步驟在後。

練習一 – 基本分數
  1. \(\displaystyle \frac{x}{2} + 3 = \frac{x}{4} + 5\)
  2. \(\displaystyle \frac{2x-1}{3} = \frac{x+4}{2}\)
  3. \(\displaystyle \frac{3x}{5} - 2 = \frac{x}{10} + 1\)
練習二 – 分母含變數
  1. \(\displaystyle \frac{2}{x} + 3 = \frac{5}{x} - 1\)
  2. \(\displaystyle \frac{4}{2x} - \frac{1}{x} = \frac{3}{2}\)
  3. \(\displaystyle \frac{1}{x+1} = \frac{3}{2x-1}\)
練習三 – 多個分式
  1. \(\displaystyle \frac{x+2}{3} - \frac{x-1}{2} = 1\)
  2. \(\displaystyle \frac{2x+1}{4} + \frac{x-3}{6} = \frac{5}{12}\)
  3. \(\displaystyle \frac{3}{x} + \frac{1}{2x} = \frac{7}{4}\)

練習題解

練習一 解
  1. LCM = 4:\(2x + 12 = x + 20 \Rightarrow x = 8\)
  2. LCM = 6:\(2(2x-1) = 3(x+4) \Rightarrow 4x-2 = 3x+12 \Rightarrow x = 14\)
  3. LCM = 10:\(6x - 20 = x + 10 \Rightarrow 5x = 30 \Rightarrow x = 6\)
練習二 解
  1. 乘以 \(x\):\(2 + 3x = 5 - x \Rightarrow 4x = 3 \Rightarrow x = \frac{3}{4}\)
  2. \(\frac{4}{2x} = \frac{2}{x}\),所以 \(\frac{2}{x} - \frac{1}{x} = \frac{1}{x} = \frac{3}{2} \Rightarrow x = \frac{2}{3}\)
  3. 交叉相乘:\(1(2x-1) = 3(x+1) \Rightarrow 2x-1 = 3x+3 \Rightarrow -x = 4 \Rightarrow x = -4\)
練習三 解
  1. LCM = 6:\(2(x+2) - 3(x-1) = 6 \Rightarrow 2x+4-3x+3 = 6 \Rightarrow -x+7=6 \Rightarrow x = 1\)
  2. LCM = 12:\(3(2x+1) + 2(x-3) = 5 \Rightarrow 6x+3+2x-6 = 5 \Rightarrow 8x-3=5 \Rightarrow 8x=8 \Rightarrow x=1\)
  3. LCM = \(4x\):\(12 + 2 = 7x \Rightarrow 14 = 7x \Rightarrow x = 2\)

基礎練習

點擊下列鏈接查閱:
 練習編 - 解含代數分式的一次方程

温習清單

  • 辨識分母: 我能找出方程中的所有分母。
  • 求 LCM: 我能計算分母的 LCM。
  • 乘以每一項: 我記得將兩邊的每一項都乘以 LCM。
  • 化簡及求解: 我能化簡並解所得的一次方程。
  • 驗算: 我將解代回原方程驗證。
  • 分母含變數: 如有需要,我會檢查限制條件(分母 ≠ 0)。