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Algebra · real student question

化簡 ((a − 2)/(a + 2) − (a + 2)/(a − 2)) ÷ (12a²/(4 − a²))。

Question

化簡

(a−2a+2−a+2a−2)÷12a24−a2\left(\frac{a-2}{a+2}-\frac{a+2}{a-2}\right)\div\frac{12a^{2}}{4-a^{2}}

Step-by-step solution

  1. 把括號通分到公分母 (a+2)(a−2) 上。

    (a−2)2−(a+2)2(a+2)(a−2)\frac{(a-2)^{2}-(a+2)^{2}}{(a+2)(a-2)}

    分子本身又是一個平方差:套 (A2−B2)=(A−B)(A+B)(A^{2}-B^{2})=(A-B)(A+B),取 A=a−2A=a-2、B=a+2B=a+2,得到 (−4)(2a)=−8a(-4)(2a)=-8a。(直接展開也行:a2−4a+4−a2−4a−4=−8aa^{2}-4a+4-a^{2}-4a-4=-8a。)

  2. 把括號寫成精簡的樣子。 因為 (a+2)(a−2)=a2−4(a+2)(a-2)=a^{2}-4,

    括號=−8aa2−4\text{括號}=\frac{-8a}{a^{2}-4}

  3. 把除法改成乘上倒數。

    −8aa2−4⋅4−a212a2\frac{-8a}{a^{2}-4}\cdot\frac{4-a^{2}}{12a^{2}}

  4. 用 4 − a² = −(a² − 4) 把兩個二次式消掉。 這兩個正負號相反的因式相消後留下 −1-1:

    −8aa2−4⋅−(a2−4)12a2=8a12a2\frac{-8a}{a^{2}-4}\cdot\frac{-(a^{2}-4)}{12a^{2}}=\frac{8a}{12a^{2}}

    漏掉這次變號,是整題唯一會讓答案錯成負數的地方。

  5. 把剩下的分式約簡。 分子分母同除以 4a4a:

    8a12a2=23a\frac{8a}{12a^{2}}=\frac{2}{3a}

    23a(a≠0, a≠±2)\boxed{\dfrac{2}{3a}}\qquad(a\neq 0,\ a\neq\pm 2)

  6. 代入數值檢查。 取 a=1a=1:括號是 −13−3−1=−13+3=83\tfrac{-1}{3}-\tfrac{3}{-1}=-\tfrac13+3=\tfrac83,除式是 123=4\tfrac{12}{3}=4,所以商是 812=23\tfrac{8}{12}=\tfrac23。答案給出 23(1)=23\tfrac{2}{3(1)}=\tfrac23 ✓。

Answer

23a(a≠0, a≠±2)\dfrac{2}{3a}\qquad(a\neq 0,\ a\neq\pm 2)

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