Исследование алгебраических выражений
Я рассматриваю уравнение, где правая часть не равна нулю для всех действительных чисел в общей области определения, где x не равен 2. Наверное, стоит отметить эту деталь.
Кроме того, в пункте №4 есть выражение a³-1, которое раскладывается на множители как (a-1)(a²+a+1). Я проверяю, можно ли разложить 2a²+7a+3 на множители как (2a+1)(a+3). Это может быть разумным подходом!
Ответ: все пары выражений тождественно равны на их ОДЗ:
- \(\displaystyle \frac1{6x+10}-\frac1{9x-15}+\frac5{9x^2-25}=\frac1{6(3x-5)}\);
- \(\displaystyle \frac1{2x-8}+\frac1{40-10x}+\frac1{x^2-8x+16}=\frac{2x-3}{5(x-4)^2}\);
- \(\displaystyle \frac1{x-2}+\frac{x-2}{x^2+2x+4}-\frac{6x}{x^3-8}=\frac{2x-4}{x^2+2x+4}\);
- \(\displaystyle \frac{2a^2+7a+3}{a^3-1}-\frac{1-2a}{a^2+a+1}-\frac1{a-1}=\frac3{a-1}\).
Главный принцип: разложить знаменатели на множители, привести дроби к общему знаменателю и сократить общий множитель.
1)
Разложим знаменатели:
\[ 6x+10=2(3x+5), \]
\[ 9x-15=3(3x-5), \]
\[ 9x^2-25=(3x-5)(3x+5). \]
Приведём к общему знаменателю \(6(3x-5)(3x+5)\):
\[ \frac1{2(3x+5)}-\frac1{3(3x-5)} +\frac5{(3x-5)(3x+5)} \]
\[ =\frac{3(3x-5)-2(3x+5)+30} {6(3x-5)(3x+5)}. \]
Упростим числитель:
\[ 3(3x-5)-2(3x+5)+30 =9x-15-6x-10+30=3x+5. \]
Тогда
\[ \frac{3x+5}{6(3x-5)(3x+5)} =\frac1{6(3x-5)}. \]
Что и требовалось доказать.
2)
Разложим знаменатели:
\[ 2x-8=2(x-4), \]
\[ 40-10x=-10(x-4), \]
\[ x^2-8x+16=(x-4)^2. \]
Получаем:
\[ \frac1{2(x-4)}-\frac1{10(x-4)}+\frac1{(x-4)^2}. \]
Первые две дроби:
\[ \frac1{2(x-4)}-\frac1{10(x-4)} =\frac5{10(x-4)}-\frac1{10(x-4)} =\frac2{5(x-4)}. \]
Теперь приводим к знаменателю \(5(x-4)^2\):
\[ \frac2{5(x-4)}+\frac1{(x-4)^2} = \frac{2(x-4)+5}{5(x-4)^2}. \]
\[ \frac{2x-8+5}{5(x-4)^2} =\frac{2x-3}{5(x-4)^2}. \]
3)
Используем формулу разности кубов:
\[ x^3-8=x^3-2^3=(x-2)(x^2+2x+4). \]
Общий знаменатель:
\[ (x-2)(x^2+2x+4). \]
Тогда
\[ \frac1{x-2}+\frac{x-2}{x^2+2x+4} -\frac{6x}{x^3-8} \]
\[ = \frac{x^2+2x+4+(x-2)^2-6x} {(x-2)(x^2+2x+4)}. \]
Упростим числитель:
\[ x^2+2x+4+(x^2-4x+4)-6x =2x^2-8x+8. \]
Вынесем общий множитель:
\[ 2x^2-8x+8=2(x^2-4x+4)=2(x-2)^2. \]
Значит,
\[ \frac{2(x-2)^2}{(x-2)(x^2+2x+4)} = \frac{2(x-2)}{x^2+2x+4} = \frac{2x-4}{x^2+2x+4}. \]
4)
Разложим разность кубов:
\[ a^3-1=(a-1)(a^2+a+1). \]
Приводим все дроби к знаменателю \((a-1)(a^2+a+1)\):
\[ \frac{2a^2+7a+3}{(a-1)(a^2+a+1)} -\frac{(1-2a)(a-1)}{(a-1)(a^2+a+1)} -\frac{a^2+a+1}{(a-1)(a^2+a+1)}. \]
Объединим числители:
\[ \frac{2a^2+7a+3-(1-2a)(a-1)-(a^2+a+1)} {(a-1)(a^2+a+1)}. \]
Раскроем скобки:
\[ (1-2a)(a-1)=-2a^2+3a-1. \]
Тогда числитель равен:
\[ 2a^2+7a+3-(-2a^2+3a-1)-(a^2+a+1) \]
\[ =2a^2+7a+3+2a^2-3a+1-a^2-a-1 \]
\[ =3a^2+3a+3=3(a^2+a+1). \]
Сокращаем:
\[ \frac{3(a^2+a+1)}{(a-1)(a^2+a+1)} =\frac3{a-1}. \]
Проверка: во всех четырёх пунктах после преобразований получились именно выражения, стоящие справа.