专题03 分式【八大题型】(触类旁通)2024年中考数学一轮复习【触类旁通】系列(全国版)
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\l "_Tc4648" 【题型1 分式有、无意义的条件】 PAGEREF _Tc4648 \h 2
\l "_Tc23189" 【题型2 分式的值为0的条件】 PAGEREF _Tc23189 \h 4
\l "_Tc19062" 【题型3 分式的基本性质的运用】 PAGEREF _Tc19062 \h 5
\l "_Tc4172" 【题型4 分式的运算】 PAGEREF _Tc4172 \h 6
\l "_Tc27533" 【题型5 分式的化简求值】 PAGEREF _Tc27533 \h 8
\l "_Tc19441" 【题型6 分式运算的实际应用】 PAGEREF _Tc19441 \h 10
\l "_Tc11010" 【题型7 分式中的规律探究】 PAGEREF _Tc11010 \h 14
\l "_Tc18690" 【题型8 与分式运算有关的新定义问题探究】 PAGEREF _Tc18690 \h 17
【知识点 分式】
1.分式的定义
一般地,如果A.B表示两个整式,并且B中含有字母,那么式子AB叫做分式。
注:A.B都是整式,B中含有字母,且B≠0。
2.分式的基本性质
分式的分子与分母乘(或除以)同一个不等于0的整式,分式的值不变。
;(C≠0)。
3.分式的约分和通分
定义1:根据分式的基本性质,把一个分式的分子与分母的公因式约去,叫做分式的约分。
定义2:分子与分母没有公因式的分式,叫做最简分式。
定义3:根据分式的基本性质,把几个异分母的分式分别化成与原来的分式相等的同分母的分式,叫做分式的通分。
定义4:各分母的所有因式的最高次幂的积叫做最简公分母。
4.分式的乘除
①乘法法则:。分式乘分式,用分子的积作为积的分子,分母的积作为积的分母。
②除法法则:。分式除以分式,把除式的分子.分母颠倒位置后,与被除式相乘。
③分式的乘方:。分式乘方要把分子.分母分别乘方。
④整数负指数幂:。
5.分式的加减
同分母分式相加减,分母不变,把分子相加减;
异分母分式相加减,先通分,变为同分母的分式,再加减。
①同分母分式的加减:;
②异分母分式的加法:。
注:不论是分式的哪种运算,都要先进行因式分解。
【题型1 分式有、无意义的条件】
【例1】(2023·吉林·统考中考真题)若代数式1x−2在实数范围内有意义,则x的取值范围是( )
A.x≤2B.x>2C.x≥2D.x<2
【答案】B
【分析】根据二次根式和分式有意义的条件即可求得答案.
【详解】解:由题意可得x−2>0,
解得:x>2,
故选:B.
【点睛】本题考查二次根式及分式有意义的条件,此为基础且重要知识点,必须熟练掌握.
【变式1-1】(2023·湖北·统考中考真题)若x=−1使某个分式无意义,则这个分式可以是( )
A.x−12x+1B.2x+1x+1C.2x−1x−1D.x+12x+1
【答案】B
【分析】根据分式无意义分母为零即可判断.
【详解】A、当x=−1时,分母2x+1=−1≠0,所以分式x−12x+1有意义;故本选项不符合题意;
B、当x=−1时,分母x+1=0,所以分式2x+1x+1无意义;故本选项符合题意;
C、当x=−1时,分母x-1=-2≠0,所以分式2x−1x−1有意义;故本选项不符合题意;
D、当x=−1时,分母2x+1=-1≠0,所以分式x+12x+1有意义;故本选项不符合题意;
故选:B.
【点睛】本题考查了分式有(无)意义的条件.从以下三个方面透彻理解分式的概念:(1)分式无意义⇔分母为零;(2)分式有意义⇔分母不为零;(3)分式值为零⇔分子为零且分母不为零.
【变式1-2】(2023·黑龙江绥化·统考中考真题)若式子x+5x有意义,则x的取值范围是 .
【答案】x≥−5且x≠0/x≠0且x≥−5
【分析】根据分母不为零,二次根式的被开方数是非负数,列出不等式计算即可.
【详解】∵式子x+5x有意义,
∴x+5≥0且x≠0,
∴x≥−5且x≠0,
故答案为:x≥−5且x≠0.
【点睛】本题考查了分母不为零,二次根式的被开方数是非负数,熟练掌握二次根式和分式有意义的条件是解题的关键.
【变式1-3】(2023·四川·统考中考真题)使式子1x+3+4−3x在实数范围内有意义的整数x有( )
A.5个B.3个C.4个D.2个
【答案】C
【详解】∵式子1x+3+4−3x在实数范围内有意义
∴x+3>0,4−3x≥0, 解得:−3
∴x的值为:-2、-1、0、1.
即符合条件的x的值有4个.
故选C.
【题型2 分式的值为0的条件】
【例2】(2023·四川凉山·统考中考真题)分式x2−xx−1的值为0,则x的值是( )
A.0B.−1C.1D.0或1
【答案】A
【分析】根据分式值为0的条件进行求解即可.
【详解】解:∵分式x2−xx−1的值为0,
∴x2−x=0x−1≠0,
解得x=0,
故选A.
【点睛】本题主要考查了分式值为0的条件,熟知分式值为0的条件是分子为0,分母不为0是解题的关键.
【变式2-1】(2023·浙江湖州·统考中考真题)若分式x−13x+1的值为0,则x的值是( )
A.1B.0C.−1D.−3
【答案】A
【分析】分式的值等于零时,分子等于零,且分母不等于零.
【详解】解:依题意得:x−1=0且3x+1≠0,
解得x=1.
故选:A.
【点睛】本题考查了分式的值为零的条件.分式值为零的条件是分子等于零且分母不等于零.
【变式2-2】(2023·浙江金华·统考一模)已知分式满足条件“只含有字母x,且当x=0时分式的值为0”,请写出一个这样的分式 .
【答案】xx+1(答案不唯一)
【分析】根据分式值为0的条件:分子=0,分母≠0;即可进行解答.
【详解】解:“只含有字母x,且当x=0时分式的值为0”的分式为xx+1,
故答案为:xx+1(答案不唯一).
【点睛】本题主要考查了分式值为0的条件,解题的关键是掌握分式值为0的条件:分子=0,分母≠0.
【变式2-3】(2023·山东枣庄·校考一模)若分式 x−3x2−x−6的值为0,则 x的值是( )
A.3 B.−3 C.±3D.3或−2
【答案】B
【分析】根据分式的值为0,得出分子为0,分母不为0,即可求解.
【详解】解:∵分式 x−3x2−x−6的值为0,
∴x−3=0,且x2−x−6≠0,
解得:x=±3,
当x=3时,x2−x−6=0,
当x=−3时,x2−x−6≠0,
∴x=−3,
故选:B.
【点睛】本题考查了分式的值为0的条件,熟练掌握分式的值为0的条件是解题的关键.
【题型3 分式的基本性质的运用】
【规律方法】
分式化简的方法:
寻找分子、分母的最大公因式;
根据分式的基本性质,分子、分母同时乘以(或除以)最大公因式,分式的值不变。
【例3】(2023·河北·统考中考真题)若a≠b,则下列分式化简正确的是( )
A.a+2b+2=abB.a−2b−2=abC.a2b2=abD.12a12b=ab
【答案】D
【分析】根据a≠b,可以判断各个选项中的式子是否正确,从而可以解答本题.
【详解】∵a≠b,
∴a+2b+2≠ab,选项A错误;
a−2b−2≠ab,选项B错误;
a2b2≠ab,选项C错误;
12a12b=ab,选项D正确;
故选:D.
【点睛】本题考查分式的基本性质,解答本题的关键是明确分式基本性质.
【变式3-1】(2023·湖南·中考真题)若aa−a2=1a−1,则a的取值范围是( )
A.a>0且a≠1B.a≤0C.a≠0且a≠1D.a<0
【答案】D
【分析】直接利用分式与绝对值的基本性质,结合化简后结果得出a的取值范围.
【详解】解:∵ |a|a−a2=1a−1,
∴ |a|a−a2=−a−a(a−1)=1a−1,
∴a<0,
故选:D.
【点睛】此题主要考查了分式的基本性质,正确结合最后结果得出a的符号是解题关键.
【变式3-2】(2023·山东济南·中考真题)若x,y的值均扩大为原来的3倍,则下列分式的值保持不变的是( )
A.2+xx−yB.2yx2C.2y33x2D.2y2(x−y)2
【答案】D
【分析】根据分式的基本性质,x,y的值均扩大为原来的3倍,求出每个式子的结果,看结果等于原式的即是答案.
【详解】根据分式的基本性质,可知若x,y的值均扩大为原来的3倍,
A、2+3x3x−3y≠2+xx−y,错误;
B、6y9x2≠2yx2,错误;
C、54y327x2≠2y33x2,错误;
D、18y29x−y2=2y2x−y2,正确;
故选:D.
【点睛】本题考查的是分式的基本性质,熟记分式的基本性质是解题的关键.
【变式3-3】(2023·安徽芜湖·统考二模)化简:a2−2a+11−a2= .
【答案】1−a1+a
【分析】根据完全平方公式、平方差公式把分式的分子、分母因式分解,再约分即可.
【详解】解:原式=(1−a)2(1+a)(1−a)
=1−a1+a,
故答案为:1−a1+a.
【点睛】本题考查的是分式的约分,约分时,分子与分母都必须是乘积式,如果是多项式的,必须先分解因式.
【题型4 分式的运算】
【例4】(2023·内蒙古赤峰·统考中考真题)化简4x+2+x−2的结果是( )
A.1B.x2x2−4C.xx+2D.x2x+2
【答案】D
【分析】根据分式的加减混合运算法则即可求出答案.
【详解】解:4x+2+x−2
=4+x+2x−2x+2
=x2x+2.
故选D.
【点睛】本题考查了分式的化简,解题的关键在于熟练掌握分式加减混合运算法则.
【变式4-1】(2023·贵州·统考中考真题)化简a+1a−1a结果正确的是( )
A.1B.aC.1aD.−1a
【答案】A
【分析】根据同分母分式加减运算法则进行计算即可.
【详解】解:a+1a−1a=a+1−1a=1,故A正确.
故选:A.
【点睛】本题主要考查了分式加减,解题的关键是熟练掌握同分母分式加减运算法则,准确计算.
【变式4-2】(2023·黑龙江绥化·统考中考真题)化简:x+2x2−2x−x−1x2−4x+4÷x−4x2−2x= .
【答案】1x−2/1−2+x
【分析】先根据分式的加减计算括号内的,同时将除法转化为乘法,再根据分式的性质化简即可求解.
【详解】解:x+2x2−2x−x−1x2−4x+4÷x−4x2−2x
=x+2x−2−xx−1xx−22×xx−2x−4
=x2−4−x2+xxx−22×xx−2x−4
=1x−2;
故答案为:1x−2.
【点睛】本题考查了分式的混合运算,熟练掌握分式的运算法则是解题的关键.
【变式4-3】(2023·湖北·统考中考真题)关于式子x2−9x2+6x+9÷xx+3,下列说法正确( )
A.当x=3时,其值为0B.当x=−3时,其值为2
C.当0
【分析】根据分式的乘除法法则.平方差公式.完全平方公式对分式进行化简,再根据化简后的分式对选项一一进行分析,即可得出答案.
【详解】解:x2−9x2+6x+9÷xx+3
=x+3x−3x+32×x+3x
=x−3x,
A.当x=3时,原式=3−33=0,故该说法正确,符合题意;
B.当x=−3时,分母x+3=−3+3=0,原式没有意义,不能计算求值,故该说法不正确,不符合题意;
C.当0
D.当x<0时,则x−3<−3,
∴x−3x>0,故该说法不正确,不符合题意.
故选:A
【点睛】本题考查了分式有意义的条件.分式的乘除法.平方差公式.完全平方公式,解本题的关键在正确对分式进行化简.分式的乘法法则:分式乘分式,用分子的积作积的分子,分母的积作积的分母;分式的除法法则:分式除以分式,把除式的分子.分母颠倒位置后,与被除式相乘.
【题型5 分式的化简求值】
【例5】(2023·福建·统考中考真题)已知1a+2b=1,且a≠−b,则ab−aa+b的值为 .
【答案】1
【分析】根据1a+2b=1可得b+2a=ab,即ab−a=b+a,然后将ab−a=b+a整体代入ab−aa+b计算即可.
【详解】解:∵1a+2b=1
∴b+2aab=1,
∴b+2a=ab,即ab−a=b+a.
∴ab−aa+b=a+ba+b=1.
【点睛】本题主要考查了分式的加减运算,根据分式的加减运算法则得到ab−a=b+a是解答本题的关键.
【变式5-1】(2023·山东烟台·统考中考真题)先化简,再求值:a2−6a+9a−2÷a+2+52−a,其中a是使不等式a−12≤1成立的正整数.
【答案】a−3a+3;−12
【分析】先根据分式混合运算法则进行化简,然后求出不等式的解集,得出正整数a的值,再代入数据计算即可.
【详解】解:a2−6a+9a−2÷a+2+52−a
=a−32a−2÷2+a2−a2−a+52−a
=a−32a−2÷4−a2+52−a
=a−32a−2⋅2−a3+a3−a
=a−3a+3,
解不等式a−12≤1得:a≤3,
∵a为正整数,
∴a=1,2,3,
∵要使分式有意义a−2≠0,
∴a≠2,
∵当a=3时,a+2+52−a=3+2+52−3=0,
∴a≠3,
∴把a=1代入得:原式=1−31+3=−12.
【点睛】本题主要考查了分式化简求作,分式有意义的条件,解不等式,解题的关键是熟练掌握分式混合运算法则,准确计算.
【变式5-2】(2023·四川攀枝花·统考中考真题)已知x−yy=2,求1x−y+1x+y÷x(x−y)2的值.
【答案】1
【分析】由x−yy=2可知x=3y,然后对分式进行化简,进而问题可求解.
【详解】解:由x−yy=2可知x=3y,
∴1x−y+1x+y÷x(x−y)2
=x+yx−yx+y+x−yx−yx+y÷x(x−y)2
=2xx+yx−y×x−y2x
=2x−yx+y
=23y−y3y+y
=1.
【点睛】本题主要考查分式的化简求值,熟练掌握分式的运算是解题的关键.
【变式5-3】(2023·四川成都·统考中考真题)若3ab−3b2−2=0,则代数式1−2ab−b2a2÷a−ba2b,的值为 .
【答案】23
【分析】根据分式的化简法则,将代数式化简可得ab−b2,再将3ab−3b2−2=0变形,即可得到答案.
【详解】解:1−2ab−b2a2÷a−ba2b,
=a2−2ab+b2a2×a2ba−b,
=a−b2a2×a2ba−b,
=ab−b2,
∵3ab−3b2−2=0,
∴3ab−3b2=2,
∴ab−b2=23,
故原式的值为23,
故答案为:23.
【点睛】本题考查了分式的化简法则,整式的整体代入,熟练对代数式进行化简是解题的关键.
【题型6 分式运算的实际应用】
【例6】(2023·河北廊坊·统考二模)a克糖放入水中,得到b克糖水,此时糖水的浓度为是abb>a>0.
(1)再往杯中加入mm>0克糖,生活经验告诉我们糖水变甜了.用数学关系式可以表示为______.
(2)请证明(1)中的数学关系式.
【答案】(1)m+am+b>ab
(2)见解析
【分析】(1)先表示出入mm>0克糖后,糖水的浓度为:m+am+b,根据糖水变甜,浓度变大,得出m+am+b>ab;
(2)理由作差法进行证明即可.
【详解】(1)解:再往杯中加入mm>0克糖后,糖水的浓度为:m+am+b,
∵糖水变甜了,即糖水的浓度变大了,
∴m+am+b>ab;
故答案为:m+am+b>ab.
(2)证明:m+am+b−ab=bm+abm+b−am+bbm+b
=mb+ab−ma−abbm+b
=mb−mabm+b
=mb−abm+b,
∵b>a>0,m>0,
∴mb−a>0,bm+b>0,
∴mb−abm+b>0,
∴m+am+b>ab.
【点睛】本题主要考查了列代数式,分式加减的应用,解题的关键是熟练掌握分式混合运算法则,准确计算.
【变式6-1】(2023·福建福州·校考模拟预测)福州的市花是茉莉花.“飘香1号”茉莉花实验种植基地是边长为a米(a>1)的正方形去掉一块边长为1米的正方形蓄水池后余下的部分,“飘香2号”茉莉花实验种植基地是边长为a−1米的正方形,两块实验种植基地的茉莉花都收获了300千克.请说明哪种茉莉花的单位面积产量更高?
【答案】“飘香2号”茉莉花单位面积产量更高,见解析
【分析】先表示出两种茉莉花的单位面积产量,利用求差法比较大小即可.
.
【详解】根据题意,“飘香1号”茉莉花单位面积产量为300a2−12kg/m2,“飘香2号”茉莉花单位面积产量为300(a−1)2kg/m2.
∵300a2−12−300(a−1)2=300a−1−300a+1(a−1)2a+1=−600(a−1)2a+1<0,
∴“飘香2号”茉莉花单位面积产量更高.
【点睛】本题考查了分式的混合运算:先乘方,再乘除,然后加减,有括号的先算括号里面的.
【变式6-2】(2023·江苏·统考中考真题)小王和小张的加油习惯不同,小王每次加油都说“师傅,给我加300元的油”(油箱未加满).而小张则说:“师傅,帮我把油箱加满!”,现实生活中油价常有变动,现以两次加油为例来研究,谁的两次加油平均单价低,谁的加油方式就省钱.设小王和小张第一次加油油价为x元/升,第二次加油油价为y元/升.
(1)用含 x,y的代数式表示分别表示小王和小张两次所加油的平均单价;
(2)小王和小张的两种加油方式中,谁的加油方式更省钱?用所学数学知识说明理由,
【答案】(1)小王两次所加油的平均单价为2xyx+y元/升;小张两次加油的平均单价为x+y2元/升
(2)小王的加油方式更省钱,见详解;
【分析】(1)根据加油量=费用÷油的单价,平均单价=两次加油花的钱÷两次加油的总量列代数式即可;
(2)用小王的平均油价减去小张的平均油价,如果大于0则小张的省钱,如果小于0则小王的省钱,等于0则费用一样;
【详解】(1)解:小王两次所加油的平均单价为:
300+300300x+300y=2xyx+y元/升;
设小张油箱加满能加a升.
小张两次加油的平均单价为ax+aya+a=x+y2元/升;
(2)解:2xyx+y−x+y2=4xy−x+y22x+y=−x−y22x+y,
∵2x+y>0,−x−y2≤0,
∴当x=y时,−x−y22x+y=0,即2xyx+y=x+y2,
两种加油方式的平均单价相同;
当x≠y时,
即−x−y22x+y<0,即2xyx+y
【点睛】本题考查分式方程的实际应用;作差法比较两个实数的大小:对于任意两个实数a,b,若a-b>0则a>b;若a-b=0则a=b;若a-b<0则a<b.
【变式6-3】(2023·浙江杭州·模拟预测)甲、乙两人同时从A地出发到B地,距离为100千米.
(1)若甲从A地出发,先以20千米/小时的速度到达中点,再以25千米/小时的速度到达B地,求走完全程所用的时间.
(2)若甲从A地出发,先以12V千米/小时的速度到达中点,再以2V千米/小时的速度到达B地.乙从A地出发到B地的速度始终保持V千米/小时不变,请问甲、乙谁先到达B地?
(3)若甲以a千米/时的速度行走x小时,乙以b千米/时的速度行走x小时,此时甲距离终点为100−ax千米,乙距离终点为100−bx千米.分式100−ax100−bx对一切有意义的x值都有相同的值,请探索a,b应满足的条件.
【答案】(1)4.5小时;(2)乙先到;(3)a,b应满足的条件是a=b.
【分析】(1)根据“时间=路程÷速度”分别求出两段路程的时间,再求和即可得;
(2)根据“时间=路程÷速度”分别求出甲、乙走完全程所用的时间,再比较大小即可得;
(3)设100−ax100−bx=k,从而可得100−100k+(kb−a)x=0,再根据无关型问题求解即可得.
【详解】(1)由题意得:t=1002÷20+1002÷25,
=2.5+2,
=4.5(小时),
答:走完全程所用的时间为4.5小时;
(2)甲走完全程所用的时间为100212V+10022V=100V+25V=125V,
乙走完全程所用的时间为100V,
因为100V<125V,
所以乙先到;
(3)设100−ax100−bx=k,则100−ax=k(100−bx),
整理得:100−100k+(kb−a)x=0,
∵分式100−ax100−bx对一切有意义的x值都有相同的值,
∴k的值与x的取值无关,
∴kb−a=0,即a=kb,
∴100−100k=0,
解得k=1,
∴a=b,
故a,b应满足的条件是a=b.
【点睛】本题考查了分式加减的应用等知识点,依据题意,正确列出各运算式子是解题关键.
【题型7 分式中的规律探究】
【例7】(2023·安徽·中考真题)观察以下等式:
第1个等式:11+02+11×02=1,
第2个等式:12+13+12×13=1,
第3个等式:13+24+13×24=1,
第4个等式:14+35+14×35=1,
第5个等式:15+46+15×46=1,
……
按照以上规律,解决下列问题:
(1)写出第6个等式:__________;
(2)写出你猜想的第n个等式:___________(用含n的等式表示),并证明.
【答案】(1)16+57+16×57=1;(2)1n+n−1n+1+1n⋅n−1n+1=1,证明见解析.
【分析】(1)根据观察到的规律写出第6个等式即可;
(2)根据观察到的规律写出第n个等式,然后根据分式的运算对等式的左边进行化简即可得证.
【详解】(1)观察可知第6个等式为:16+57+16×57=1,
故答案为:16+57+16×57=1;
(2)猜想:1n+n−1n+1+1n×n−1n+1=1,
证明:左边=1n+n−1n+1+1n×n−1n+1=n+1+n(n−1)+n−1n(n+1)=n(n+1)n(n+1)=1,
右边=1,
∴左边=右边,
∴原等式成立,
∴第n个等式为:1n+n−1n+1+1n×n−1n+1=1,
故答案为1n+n−1n+1+1n×n−1n+1=1.
【点睛】本题考查了规律题,通过观察、归纳、抽象出等式的规律与序号的关系是解题的关键.
【变式7-1】(2023·山东·中考真题)观察下列各式:a1=23,a2=35,a3=107,a4=159,a5=2611,⋯, 根据其中的规律可得an= (用含n的式子表示).
【答案】n2+−1n+12n+1
【分析】观察发现,每一项都是一个分数,分母依次为3、5、7,…,那么第n项的分母是2n+1;分子依次为2,3,10,15,26,…,变化规律为:奇数项的分子是n2+1,偶数项的分子是n2-1,即第n项的分子是n2+(-1)n+1;依此即可求解.
【详解】解:由分析得an=n2+(−1)n+12n+1,
故答案为:an=n2+(−1)n+12n+1
【点睛】本题考查学生通过观察、归纳、抽象出数列的规律的能力,要求学生首先分析题意,找到规律,并进行推导得出答案.
【变式7-2】(2023·湖北恩施·统考一模)对于正数x,规定fx=x1+x,例如:f2=21+2=23,f3=31+3=34,f12=121+12=13,f13=131+13=14…利用以上的规律计算:f12023+f12022+f12021+⋯+f12+f1+f2+⋯+f2021+f2022+f2023= .
【答案】40452
【分析】根据fx=x1+x,得到fx+f1x=x1+x+1x1+1x=1,即可得到答案;
【详解】解:∵fx=x1+x,
∴fx+f1x=x1+x+1x1+1x=1,f1=11+1=12,
∴f12023+f12022+f12021+⋯+f12+f1+f2+⋯+f2021
+f2022+f2023=12+2022=40452,
故答案为:40452;
【点睛】本题考查分式化简求值及规律,解题的关键是得到fx+f1x=x1+x+1x1+1x=1.
【变式7-3】(2023·安徽合肥·合肥市第四十二中学校考模拟预测)观察下列各式:
①12+22+3212+22+2=2, ②22+32+5222+32+6=2,
③32+42+7232+42+12=2, ④42+52+9242+52+20=2,
…… ……;
按照以上规律,解决下列问题:
(1)写出第6个等式:________;
(2)写出你猜想的第n个等式:________(用含n的等式表示),并证明.
【答案】(1)62+72+13262+72+42=2
(2)n2+(n+1)2+(2n+1)2n2+(n+1)2+n(n+1)=2;证明见解析
【分析】(1)观察每个式子右边都等于2,左边分子、分母共有三项相加,第n个式子的前两项是n2,n+12,分子第三项是2n+12,分母第三项是nn+1,根据此规律写出第6个等式即可;
(2)根据解析(1)发现的规律写出第n个式子即可;根据分式性质化简分式即可.
【详解】(1)解:第6个等式为62+72+13262+72+42=2;
故答案为:62+72+13262+72+42=2.
(2)解:第n个等式为n2+(n+1)2+(2n+1)2n2+(n+1)2+n(n+1)=2,
左边=n2+n2+2n+1+4n2+4n+1n2+n2+2n+1+n2+n
=6n2+6n+23n2+3n+1
=23n2+3n+13n2+3n+1
=2=右边.
故答案为:n2+(n+1)2+(2n+1)2n2+(n+1)2+n(n+1)=2.
【点睛】本题是一道找规律的题,主要考查了分式的化简,用代数式表示数字规律,解题的关键是如何用一个统一的式子表示出分式的规律.
【题型8 与分式运算有关的新定义问题探究】
【例8】(2023·浙江杭州·模拟预测)规定一种新的运算“x→+∞JXAB”,其中A和B是关于x的多项式,当A的次数小于B的次数时.x→+∞JXAB=0;当A的次数等于B的次数时,x→+∞JXAB的值为A、B的最高次项的系数的商,当A的次数大于B的次数时,x→+∞JXAB不存在,例如:x→+∞JX2x−1=0,x→+∞JXx2+22x2+3x−1=12,若AB=2−3x−1÷4x2−10xx2−1,则x→+∞JXAB的值为 .
【答案】12
【分析】根据已知条件,化简分式即可求出答案.
【详解】解:∵ AB=(2−3x−1)÷4x2−10xx2−1
=(2x−2−3x−1)÷2x(2x−5)(x+1)(x−1)
=(2x−5x−1)×(x+1)(x−1)2x(2x−5)=x+12x
=x+12x,
∵A的次数等于B的次数,
∴ JXx→+∞AB=12,
故答案为:12.
【点睛】本题考查了分式的混合运算,熟练分解因式是解题的关键.
【变式8-1】(2023·河北·统考二模)对于代数式a,b,c,d规定一种运算:abcd=ad−bc,按照此规定,x−1x+1x+1化简的结果为( )
A.x2B.x+1xC.x+1x−1D.1
【答案】D
【分析】根据题目规定的运算法则来进行计算,然后化简即可.
【详解】解:∵abcd=ad−bc,
∴x−1x+1x+1=xx+1−−1x+1=x+1x+1=1,
故选:D.
【点睛】本题考查了新定义运算,充分理解题目规定的运算法则来进行计算是解此题的关键.
【变式8-2】(2023·江苏盐城·统考一模)定义:若两个分式的和为n(n为正整数),则称这两个分式互为“N⊕分式”.
例如.分式3x+1 与 3x1+x互为“三⊕分式”.
(1)分式 12+x3+2x 与_____互为“六⊕分式”;
(2)若分式aa+4b2 与2ba2+2b互为“一⊕分式”(其中a,b为正数),求ab的值;
(3)若正数x,y互为倒数,求证:分式5xx+y2 与 5xx2+y 互为“五⊕分式”.
【答案】(1)6+11x3+2x
(2)ab=12
(3)见解析
【分析】(1)根据新定义,用6−12+x3+2x即可求解;
(2)根据定义可得aa+4b2+2ba2+2b=1,根据分式的加减进行计算,即可求解;
(3)根据题意首先利用倒数关系,将x、y进行消元,然后两分式相加计算得到结果,利用新定义即可判断.
【详解】(1)解:依题意,6−12+x3+2x=18+12x−12−x3+2x=6+11x3+2x,
∴分式 12+x3+2x 与6+11x3+2x互为“六⊕分式”,
故答案为:6+11x3+2x;
(2)解:∵分式aa+4b2 与2ba2+2b互为“一⊕分式”
∴aa+4b2+2ba2+2b=1
即aa2+2b+2ba+4b2a+4b2a2+2b=1
∴a3+2ab+2ab+8b3=a3+2ab+4a2b2+8b3,
即4a2b2=2ab,
∵a,b为正数
∴ab=12
(3)∵正数x,y互为倒数,
∴xy=1
∴5xx+y2+5yx2+y=5xx+1x2+5xx2+1x=5x3x3+1+5x3+1=5x3+1x3+1=5
∴分式5xx+y2 与 5xx2+y 互为“五⊕分式
【点睛】本题主要考查了分式的加法,正确理解题意并掌握分式通分、约分运算方法是解决本题的关键.
【变式8-3】(2023·四川·统考中考真题)定义:如果一个分式能化成一个整式与一个分子为常数的分式的和的形式,则称这个分式为“和谐分式”.如:x+1x−1=x−1+2x−1=x−1x−1+2x−1=1+2x−1,2x−3x+1=2x+2−5x+1=2x+2x+1+−5x+1=2+−5x+1,则x+1x−1和2x−3x+1都是“和谐分式”.
(1)下列分式中,属于“和谐分式”的是:_____________(填序号);
①x+1x ②2+x2 ③x+2x+1 ④y2+1y2
(2)将“和谐分式”a2−2a+3a−1化成一个整式与一个分子为常数的分式的和的形式为:a2−2a+3a−1=_____________+________________;
(3)应用:先化简3x+6x+1−x−1x÷x2−1x2+2x,并求x取什么整数时,该式的值为整数.
【答案】(1)①③④
(2)a−1,2a−1
(3)x=−3时,当该式的值为整数.
【分析】(1)根据“和谐分式”的定义,逐个进行判断即可;
(2)将分子改写为a2−2a+1+2,根据完全平方公式和分式的运算法则,即可化为“和谐分式”;
(3)先根据分式混合运算法则,以及题目所给“和谐分式”,将原分式化简,再根据x和该分式的值为整数,得出符合条件的x的值即可.
【详解】(1)解:①x+1x=xx+1x=1+1x,故①是“和谐分式”,符合题意;
②2+x2=22+x2=1+x2,∵x2不是分式,∴②不是“和谐分式”,不符合题意;
③x+2x+1=x+1+1x+1=x+1x+1+1x+1=1+1x+1,故③是“和谐分式”,符合题意;
④y2+1y2=y2y2+1y2=1+1y2,故④是“和谐分式”,符合题意;
故答案为:①③④;
(2)解:a2−2a+3a−1=a2−2a+1+2a−1=a−12+2a−1=a−12a−1+2a−1=a−1+2a−1,
故答案为:a−1,2a−1;
(3)解:3x+6x+1−x−1x÷x2−1x2+2x
=3x+1+3x+1−x−1x÷x+1x−1xx+2
=3x+1x+1+3x+1−x−1x×xx+2x+1x−1
=3+3x+1−x+2x+1
=3+1−xx+1,
=3−x+1−2x+1
=3−x+1x+1+2x+1
=3−1+2x+1
=2+2x+1,
∵原式值为整数,x为整数,
∴x+1能被2整数,且x+1为整数,
∴x+1=1,−1,2,−2,
解得:x=0,−2,1,−3,
∵x+1≠0,x−1≠0,x≠0,x+2≠0,
∴x≠−1,1,0,−2,
∴x=−3,
∴x=−3时,当该式的值为整数.
【点睛】本题主要考查了分式的混合运算,解题的关键是熟练掌握分式混合运算的运算顺序和运算法则,以及理解题目所给“和谐分式”的定义.
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