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💰 Add Subtract Rational Expressions 計算機

專業免費的 Add Subtract Rational Expressions 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
(8x + 7) / (x² + x - 2)
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

本計算器的功能

本工具對兩個有理式進行加法或減法運算——有理式是指分子與分母皆為變數 x 的多項式的分數。它將兩個分數改寫到同一個公分母上,合併分子,並將結果化簡為單一最簡有理式。每個運算式以線性項之比的形式輸入,((a x + b) ÷ (c x + d)),涵蓋了代數中最常見的形式:普通常數、單項,以及線性的分子與分母。

使用方法

對於第一個運算式,先輸入分子的 x 係數 a 與常數 b,再輸入分母的 x 係數 c 與常數 d。選擇加法或減法,然後以相同方式輸入第二個運算式。若要輸入 5 這類普通常數,將它的 x 係數設為 0、常數設為 5。計算器會傳回化簡到最簡形式的合併運算式,並附上分子與分母係數(x 平方項、x 項與常數項)的表格。

公式詳解

將兩個分數寫到它們分母的乘積(公分母)之上,再對交叉相乘後的分子進行加法或減法,即可完成合併:

((a_1 x + b_1) ÷ (c_1 x + d_1)) ± ((a_2 x + b_2) ÷ (c_2 x + d_2)) = (((a_1 x + b_1)(c_2 x + d_2) ± (a_2 x + b_2)(c_1 x + d_1)) ÷ ((c_1 x + d_1)(c_2 x + d_2)))

當兩個分母相等(或其中一個是另一個的常數倍)時,計算器會使用這個單一分母而非乘積,使結果保持最簡形式。接著,凡是能整除分子與分母每個係數的整數都會被約去。

範例演算

計算 ((3) ÷ (x+2)) 加 ((5) ÷ (x-1))。兩個分母沒有公因式,因此公分母是它們的乘積 (x+2)(x-1):

((3) ÷ (x+2)) + ((5) ÷ (x-1)) = ((3(x-1) + 5(x+2)) ÷ ((x+2)(x-1))) = ((8x + 7) ÷ (x^2 + x - 2))

分子展開為 3x - 3 + 5x + 10 = 8x + 7,分母展開為 x^2 + x - 2。由於 8、7 與分母係數沒有公因式,最簡答案為 ((8x + 7) ÷ (x^2 + x - 2))。

如何手動加減有理表達式

有理表達式是多項式的比率。此計算器適用於兩個線性除以線性的表達式,形式為 ((a_1x+b_1) ÷ (c_1x+d_1)) 和 ((a_2x+b_2) ÷ (c_2x+d_2)),其中每個分數的四個係數是您輸入到欄位 p1、q1、r1、s1 和 p2、q2、r2、s2 中的數字。下面的步驟與工具遵循的步驟相同,因此您可以檢查每一個中間行。

  1. 分解每個分母。將分母寫成 c_1x+d_1 和 c_2x+d_2,並提出您看到的任何整數因子(例如 4x+8 = 4(x+2))。首先分解是讓您注意到兩個分母實際上是相同的原因。
  2. 確定最小公分母。如果兩個分母沒有公因子,最小公分母就是它們的乘積,(c_1x+d_1)(c_2x+d_2)。如果一個分母是另一個的常數倍數——或者兩個相同——最小公分母是單個(較大的)分母,而不是乘積。將相同的分母相乘會不必要地平方它們。
  3. 將每個分子乘以其分母缺少的因子。對於乘積最小公分母,第一個分數為 (a_1x+b_1)(c_2x+d_2),第二個分數為 (a_2x+b_2)(c_1x+d_1)。每個分數保留其值,因為您將分子和分母乘以相同的數量。
  4. 展開兩個乘積。逐項使用分配律:

(a_1x+b_1)(c_2x+d_2) = a_1c_2x^2 + (a_1d_2 + b_1c_2)x + b_1d_2

  1. 加或減分子。對於減法,在第二個分子的每一項上分配負號——中間項和常數項都改變符號,不只是第一項。這是最常見的錯誤來源:-(x^2 - x - 12) = -x^2 + x + 12。
  2. 合併同類項。將 x^2 項、x 項和常數分別分組,以便分子以標準形式 Ax^2 + Bx + C 結束。
  3. 化簡到最簡形式。計算分子和分母中所有整數係數的最大公約數,並除以它。如果分子和分母也共享一個完整的線性因子,也取消該因子——但僅適用於已允許的 x 值。
  4. 說明定義域限制。所有使原始分母為零的 x 值必須被排除,即使該因子在簡化過程中被取消。這意味著

x ≠ -((d_1) ÷ (c_1)) \qquad 且 \qquad x ≠ -((d_2) ÷ (c_2))

注意定義域來自原始分母。在 ((2x+4) ÷ (4x+8)) 中,值 x=-2 仍被排除,儘管表達式簡化為常數 \tfrac{1}{2}。

關鍵術語和變數

術語 含義
有理表達式 兩個多項式的比率,((P(x)) ÷ (Q(x))),僅在分母 Q(x) ≠ 0 時定義。它是數值分數的代數類比。
分子/分母 分數的頂部和底部多項式。在 ((2x+1) ÷ (x+3)) 中,分子是 2x+1,分母是 x+3。
線性項 ax+b 一次多項式:一項 x 的一次方加上常數。此計算器的所有四個輸入都是線性表達式。
係數 (p1, q1, r1, s1, p2, q2, r2, s2) 與 x 相乘的數字和常數。第一個分數是 ((p_1x+q_1) ÷ (r_1x+s_1));將 x-係數設置為 0 以獲得常數,例如 q_1=5,p_1=0 和 s_1=1、r_1=0 給出數字 5。
公分母 任何兩個分母都能平均分解的表達式——乘積 (c_1x+d_1)(c_2x+d_2) 總是有效的。
最小公分母 (LCD) 最小的這樣的表達式。當兩個分母共享一個因子時,LCD 小於它們的乘積;當它們相同時,LCD 是那個單獨的分母。
交叉相乘 快捷方式 ((a) ÷ (b)) ± ((c) ÷ (d)) = ((ad ± cb) ÷ (bd))。它總是給出正確的結果,但不一定是最簡形式。
最大公因子 (GCF / GCD) 將分子和分母的每個係數相除的最大整數。除以它是最終的數值簡化步驟:((2x+4) ÷ (4x+8)) \to ((x+2) ÷ (2x+4))。
最簡形式(簡化形式) 分子和分母不共享任何公整數因子和公多項式因子的狀態。
排除值/定義域限制 任何使原始分母為零的 x,即 x = -((d_1) ÷ (c_1)) 或 x = -((d_2) ÷ (c_2))。即使在取消後,這些也保持排除。
同類項 具有相同 x 次數的項。只有同類項可以合併:3x + (-x) = 2x,但 x^2 和 x 無法合併。
次數 x 的最高次數。將兩個線性分母相乘會加上它們的次數,因此組合分母通常是二次的——例如 (x+2)(x-1) = x^2+x-2。只有當一個分母是常數或另一個分母的倍數時,它才保持線性。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

兩個分母必須相同嗎?
不必。如果它們不同,計算器會將它們相乘以構成公分母,再合併分子。如果它們相等或成比例,則保留這個單一分母,因此結果本身已是最簡形式。
x 會使某個分母等於零嗎?
會,這些數值將從定義域中排除。例如,\(\frac{3}{x+2}\) 在 \(x = -2\) 處無定義。化簡後的運算式會繼承與原分數相同的限制。
它能處理平方項或更高次項嗎?
你輸入的每個運算式都是線性項之比,但合併後的答案可能含有 x 平方項,因為兩個線性分母相乘會得到二次式。本身為二次或更高次的輸入不在其處理範圍之內。