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根式方程为什么有增根?从平方后的候选解回到原方程检查

平方后的方程算对了,答案仍可能多出来。问题通常不是最后一步因式分解,而是把“原式成立就有平方式成立”当成了无条件的双向等价。用一道能完整算完的小题,把候选解、符号条件和原式核查分别写出来。

学生与教师在黑板旁讨论公式的资料摄影,非本文练习的实测课堂
配图:Vitaly Gariev · Unsplash License

这篇要学会什么

对实数方程√(x+6)=x,平方得到候选3和-2,但原方程要求右侧非负,代回后只有3成立。平方可能丢失符号信息;在清楚满足两边非负等条件的受限域内可以使用相应等价关系,不能省略条件直接保留全部候选。

主平方根与方程的两个根不是一回事

√9表示非负的主平方根3;方程x²=9的解则是3和-3。这两个句子的对象不同。若把√9直接写成±3,会在后续方程里主动加入一个原本没有的符号选择。

OpenStax的根式方程章节说明,使用偶次幂消去根式可能引入不满足原方程的解,并要求回到原式核查。下面的例题与变式由编辑编写,用来练习这一逻辑,不是学习效果实验。

把三个对象分别命名

定义域

哪些x让原表达式有意义。

候选解

满足变形后方程、仍需筛选的数。

原方程的解

有定义并且让原等式两边相等的数。

完整解题:√(x+6)=x

先要求x+6≥0,即x≥-6。又因为左侧平方根非负,原方程若成立还必须x≥0。合起来可保留x≥0作为本题候选的必要条件。

两边平方得到x+6=x²,移项为x²-x-6=0,分解为(x-3)(x+2)=0,因此得到候选x=3和x=-2。注意此处说“候选”,还没有把两个数都宣布为原题答案。

每一步同时记录理由与条件
步骤写出的内容为什么这样做
定义x≥-6让根号内非负
符号x≥0与非负的左侧相等
平方x+6=x²消去根式,但保留符号条件
求候选x=3或x=-2解平方后的二次方程
回原式只保留x=3检查原来的等号

为什么-2能过平方式,却过不了原式?

把3代入原方程,左侧√9=3,右侧3,相等。把-2代入,左侧√4=2,右侧-2,不相等;但它在平方式中给4=4。因此,-2确实解决了变形后的方程,却没有解决原问题。

这也解释了为什么不能只把答案代回平方后的式子。那只是在确认候选生成步骤,没有检查丢掉的符号信息是否仍然满足。

原创验根记录
候选x原式左边原式右边结论
3√9=33保留
-2√4=2-2舍去

找出第一个不成立的推理

编辑设计的错误稿

平方式有两个根,所以原方程的解就是3和-2。

逐步修正

平方式提供两个候选;原方程的非负条件与直接代回排除-2。

错误发生在无条件倒推,而不是二次方程求根。

把右侧改成-x,候选相同,答案为什么变了?

现在考虑√(x+6)=-x。根号仍要求x≥-6,但右侧非负变为x≤0。平方后仍是x+6=x²,候选仍为3、-2。

代回新原式:x=-2时左侧2,右侧2,成立;x=3时左侧3,右侧-3,不成立。所以新题只有-2。两题的平方式相同,不代表原式的解相同;差别正是被平方藏起来的符号。

先遮住答案做的变式

Original task: sqrt(x + 6) = x
Variant: sqrt(x + 6) = -x
For each, write the domain, the sign condition on the right side,
the candidates after squaring, and a substitution into the original equation.
Explain why identical squared equations do not force identical solution sets.
自编复习题;主例答案3,变式答案-2,需同时写理由。

复习时记录“哪里失去反向推理”

不要只在错题本里写“忘记验根”。写清原式的定义条件、两边符号、变形方向,以及哪个候选在哪一条原条件上失败。下一次先讲理由,再看完整解答;如果只能背出3而无法解释-2为何失败,说明这一步仍需复习。

这与逆命题和逆否命题的区别一样,需要分清推理方向。可沿用逐步自我解释的记录方式,每一行附一个理由,而不是重复抄写整页答案。

一道根式方程真正完成的条件

  • 原表达式的实数定义条件写出。
  • 主平方根的非负含义没有变成±。
  • 平方后的根被称为候选,并保留所需条件。
  • 每个保留或舍去的数都有原式依据。
  • 遇到改变符号的变式,能重新判断而非照抄旧答案。

常见问题

已经先写x≥0,还必须把3代回吗?

在严格保留等价条件并正确计算的推导中,可以用这些条件说明筛选;对学习与交付检查,直接代回原式仍是清楚、便于发现计算错误的复核方式。

平方一定会产生增根吗?

不一定。它可能引入额外候选,是否真的出现要看题目和条件。不能把“可能”改写成每次必然发生。

为什么不能说√9=±3?

根号符号在这里表示主平方根,值是3;±3是方程x²=9的两个解。表达式的值与方程的解集要分开。

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