关于判别式法求值域增根的研究

关于判别式法求值域增根的研究文章来源：2008年下半年度《试题与研究》我们都知道对于形如f(x)=22221121cxbxacxbxa的二次分式函数我们通常使用判别式来求其值域。但这是在分子分母没有公因式的前提下进行的，若分子分母有公因式时，我们须先约去公因式，化成f(x)=2211bxabxa的形式，然后再求出其值域。但如果我们用判别式法求这类函数的值域时，会出现什么情况呢？让我们比较吧！例：求二次分式函数y=13222xxx的值域．方法判别式法化简为一次分式法解题过程∵y=13222xxx∴(x2–1)y=x2–2x-3∴(y－1)x2+2x+3–y=0----------*①当y≠1时，△=b2–4ac=22–4(y–1)(3–y)=4y2–16y+16=4(y–2)2≥0(△=0时，y=2)∴y∈R,且y≠1②当y=1时，代入*式得：2x+3–1=0∴x=－1∵函数的定义域为：{x∈R|x≠1且x≠－1}∴y≠1∵y=13222xxx=)1)(1()3)(1(xxxx∴①当x≠－1时，y=13xx，即：y≠1②当x=－1时，y=13xx=1131=2∵函数的定义域为：{x∈R|x≠1且x≠－1}∴y≠2由①②得函数的值域为：由①②得函数的值域为：结果{y∈R|y≠1}{y∈R|y≠1且y≠2}通过比较，我们发现用判别式法求值域的结果，比先化成一次分式函数来求解其值域的结果多了一个值y=2。这就是说，用判别式法求值域会产生增根。这是为什么呢？下面让我们首先来研究一下用判别式法来求值域的原理吧！函数是定义域到值域的映射，在定义域内任何一个x值，在值域内都有唯一一个y值与之对应。反过来，值域内每一个y值，都会有一个或多个x值与之对应。将某一函数化为关于x的方程（将y看作是x的系数），只是将x和y的对应关系用另一种形式表示出来，其对应实质并未改变。判别式法求值域就是基于这种思想而产生的。将二次分式函数的分母乘到另一侧，得到一个关于x的方程。如果二次项系数不为0，此方程为关于x的一元二次方程。其中，当△≥0时（△是含字母y的式子），将这个范围内的y值代入方程，都能够得到一个或两个与之对应的x值；而当△＜0时，方程无解，这说明在此范围内的y值没有x值与之对应，因此此范围内的值y不属于值域。如果二次项系数为0，此方程为关于x的一次方程，将此时y的取值代入解析式可得到一个与之对应的x值，如果所得x值在定义域内，则该y值属于值域；如果所得x值不在定义域内，或所得解析式根本没有意义，则该y值不属于值域。但这样做不禁会使人产生疑问：将分式两边都乘以分母，x的定义域扩大了，不会产生增根吗？上面题中出现的增根是否源于此呢？让我们一起分析一下吧！倘若分子、分母均为二次整式，且没有公因式存在，例如：y=dxcxbxax))((，(其中a、b、c、d为互不相等的实数)，我们通常须将其整理成为(x-c)(x-d)y=(x-a)(x-b)的形式，当x=c或x=d即分母为0时，方程左边等于0，而(x-a)(x-b)≠0，即当x的取值使分母为0时，方程左右不相等，即没有y值与之对应，所以此时不必担心增根的问题。但当分子分母中有公共因式存在时，情况就不同了。如文章开始时我们解的那道求值域的题目：y=13222xxx，整理后得：(x2–1)y=x2–2x–3，我们发现，当x=1时，即有x2–1=0，同时也有x2–2x–3=0。即当x的取值使分母为0时，存在某一y值与之对应，所以此时用判别式法求值域时就会产生增根。现在产生增根的原因已经搞清楚了，我们继续观察就会发现：增根产生的位置往往是在一元二次方程△=0的时候，这又是什么原因呢？让我们继续深入研究。我们发现，上例中将△≥0的范围内取得的y值代入到一元二次方程中，所解得的x值中总有x=1这个值。也就是说，在此范围内的任何一个y值总有x=1与之对应。由此不难找出原因：使△＞0的y值（y≠2）均对应两个x值，其中x=1使得分母为0，为增根。另一个x值则在定义域内，所以y值可看成是由此x值对应的函数值。而当△=0即y=2时，方程有两个相同根：x=1，此时的y值（y=2）是由x=1对应的。而x=1可使分母为0，不在定义域内，故其所对应的y值2亦不在值域内。这就是增根总是出现在△=0处的原因。弄清楚了出现增根的原因及出处，我们今后在做此类题目的时候，就一定要注意先检查一下所求二次分式函数的分子、分母是否能够约分，然后再去考虑是否采用判别式法来求其值域；或用判别式法求出其值域后，再将△=0时的y值代入分母进行检验，看是否会使分母为0，以确保不产生增根。作者：王冬郑州第一中学简历：1998年毕业于河南大学，同年进入郑州一中从事数学教学工作；2006年考入河南大学数学系攻读教育硕士研究生，2008年获教育硕士学位证书；中教一级职称。责任编辑：孟建华