有理函數

兩個多項式相加、減、乘,結果都還是多項式。但是相除就未必了。 如果能夠整除,它就還是一個多項式,否則成為有理函數, 也有人稱之為有理多項式。 這裡所謂的「有理」,只是像有理數的「有理」一樣, 其實是「分數」或是「分式」的意思。 有理函數的一般形式如下:



其中 分別是一個多項式。

如果分母 恆不為零,則此有理函數還是連續的。 而且分子的根就是有理函數的根。 如果分子 的階數比分母大,則 的表現和多項式類似



參考下面兩張示範圖。
y = (x^3-4*x^2+8)/(x^2+x+1) y = (x^4+x^3-3*x^2-x+2)/(2*x^2+1)
   

如果分母 恆不為零,但是分子 的階數比分母小,則 的時候會越來越接近零。記做



參考下面兩張示範圖。
y = (x^3-4*x^2+8)/(x^4+1) y = (x^4+x^3-3*x^2-x+2)/(x^6+1)
   

如果分母 恆不為零,而且分子和分母的階數相等,那麼當 會越來越接近某個常數,所以它的圖形也就會越來越接近一條水平線, 我們稱之為水平 漸近線 (asymptotic line)。 在這個意義之下,前面所說分子的階數小於分母階數的情形, 也就是把 x 軸當作了漸近線。 參考下面兩張示範圖。
y = x^2/(x^2+1) y = x^3/(abs(x)^3+1)
   
左邊的函數



右邊的函數


如果分母 有根,那就會發生更為有趣的現象了。 因為如果分子與分母在同一點 x = a 處有根, 則表示分子與分母有公因式 (x - a), 那就可以消掉。因此,我們可以假設,分子和分母沒有共同的根。

如果分母在 x = a 處有根, 則函數 x = a 處無意義,當 x 越來越靠近 a 的時候, 的絕對值會越來越大。記做



我們稱 x = a 這條垂直線是 的垂直漸近線。 參考下面兩張示範圖。
y = x^2/(x^2-1) y = (x^3-36*x)/(x^2-9)
   
簡單地說,

至此,我們瞭解,若 p > 0, 冪函數 x -p 就相當於一個分子是 1 而分母是 x p 的有理函數。 因此它在 x = 0 處有垂直漸近線。

習題

  1. 題目
  2. 針對以下有理函數,請探討它在 時的情形?有無漸近線 (如果有,說明之)?與 x 軸在哪些地方相交?[HH]


  3. 針對以下有理函數,請探討它在 時的情形?有無漸近線 (如果有,說明之)?與 x 軸在哪些地方相交?[HH]


  4. 針對以下有理函數,請探討它在 時的情形?有無漸近線 (如果有,說明之)?與 x 軸在哪些地方相交?[HH]


  5. 針對以下有理函數,請探討它在 時的情形?有無漸近線 (如果有,說明之)?與 x 軸在哪些地方相交?[HH]



Created: Jul 24, 2001
Last Revised: Jul 24, 2001
© Copyright 2001 Wei-Chang Shann 單維彰