Объясните, какой из двух подходов лучше использовать для упрощения выражения (x^2 + 6x + 9)/(x + 3): приведение к полному квадрату или фактorizация, укажите все тонкости, связанные с областью определения и возможным делением на ноль
Лучше использовать факторизацию — она прямее для рациональной дроби. Пояснение и тонкости: - Факторизация: числитель раскладывается в квадрат: x2+6x+9=(x+3)2x^2+6x+9=(x+3)^2x2+6x+9=(x+3)2. Тогда x2+6x+9x+3=(x+3)2x+3.
\frac{x^2+6x+9}{x+3}=\frac{(x+3)^2}{x+3}. x+3x2+6x+9=x+3(x+3)2.
При сокращении общего множителя получаем (x+3)2x+3=x+3при x≠−3.
\frac{(x+3)^2}{x+3}=x+3\quad\text{при }x\neq-3. x+3(x+3)2=x+3приx=−3. - Завершающая тонкость (область определения): исходная дробь определена только при x≠−3x\neq-3x=−3 (деление на ноль запрещено). Сокращение множителя нельзя применять в точке, где этот множитель равен нулю; поэтому упрощённое выражение x+3x+3x+3 эквивалентно исходному только на множестве x≠−3x\neq-3x=−3. Как функция исходная дробь имеет съёмный разрыв в x=−3x=-3x=−3, причём limx→−3x2+6x+9x+3=0,
\lim_{x\to-3}\frac{x^2+6x+9}{x+3}=0, x→−3limx+3x2+6x+9=0,
но значение в точке x=−3x=-3x=−3 не задано, если его специально не определить. - О завершении квадрата: приведение к полному квадрату даст тот же результат (x2+6x+9=(x+3)2x^2+6x+9=(x+3)^2x2+6x+9=(x+3)2), но этот приём обычно более громоздкий для упрощения дробей; его целесообразно применять, когда нужно анализировать вершину параболы или интегрировать, а не просто сократить множитель. Итого: для данной задачи предпочтительна факторизация; не забывайте исключить x=−3x=-3x=−3 из области определения и помнить, что простое алгебраическое сокращение не "восстанавливает" значение в точке деления на ноль.
- Факторизация: числитель раскладывается в квадрат:
x2+6x+9=(x+3)2x^2+6x+9=(x+3)^2x2+6x+9=(x+3)2.
Тогда
x2+6x+9x+3=(x+3)2x+3. \frac{x^2+6x+9}{x+3}=\frac{(x+3)^2}{x+3}.
x+3x2+6x+9 =x+3(x+3)2 . При сокращении общего множителя получаем
(x+3)2x+3=x+3при x≠−3. \frac{(x+3)^2}{x+3}=x+3\quad\text{при }x\neq-3.
x+3(x+3)2 =x+3при x=−3.
- Завершающая тонкость (область определения): исходная дробь определена только при x≠−3x\neq-3x=−3 (деление на ноль запрещено). Сокращение множителя нельзя применять в точке, где этот множитель равен нулю; поэтому упрощённое выражение x+3x+3x+3 эквивалентно исходному только на множестве x≠−3x\neq-3x=−3. Как функция исходная дробь имеет съёмный разрыв в x=−3x=-3x=−3, причём
limx→−3x2+6x+9x+3=0, \lim_{x\to-3}\frac{x^2+6x+9}{x+3}=0,
x→−3lim x+3x2+6x+9 =0, но значение в точке x=−3x=-3x=−3 не задано, если его специально не определить.
- О завершении квадрата: приведение к полному квадрату даст тот же результат (x2+6x+9=(x+3)2x^2+6x+9=(x+3)^2x2+6x+9=(x+3)2), но этот приём обычно более громоздкий для упрощения дробей; его целесообразно применять, когда нужно анализировать вершину параболы или интегрировать, а не просто сократить множитель.
Итого: для данной задачи предпочтительна факторизация; не забывайте исключить x=−3x=-3x=−3 из области определения и помнить, что простое алгебраическое сокращение не "восстанавливает" значение в точке деления на ноль.