计算分式的方法如下:
1. 约分:对于分子和分母都能整除的公因数,可以约分,即将分子和分母同时除以这个公因数,使得分式的值保持不变且更简化。
2. 通分:如果两个分式的分母不同,首先需要找到一个公共的分母,使得两个分式可以进行运算。可以采取以下步骤:
- 找到两个分式的最小公倍数(LCM)作为公共分母;
- 对于第一个分式,将其分子和分母同时乘以LCM除以原分母,得到新的分子;
- 对于第二个分式,同样的方式将其分子和分母同时乘以LCM除以原分母,得到新的分子;
- 现在两个分式的分母相同,可以进行运算。
3. 进行运算:对于加法、减法、乘法和除法,分别采取以下步骤:
- 加法和减法:将两个分式的分子部分相加或相减,分母保持不变;
- 乘法:将两个分式的分子相乘,分母相乘;
- 除法:将第一个分式的分子乘以第二个分式的分母,分母乘以第二个分式的分子。
4. 简化:对计算结果进行约分,将分子和分母同时除以它们的最大公因数,使得分式的值保持不变且更简化。
通过以上步骤,可以计算和简化分式。
个人认为对本题特别适合用连分数逼近,虽然收敛速度不一定最快但从某种意义上说它确实是最佳逼近,且形式优美,易于记忆,计算简单。
先说结果:
讲具体计算之前先介绍连分数的定义和性质。连分数一般可以写成如下形式:
也可以简写作:
当 为整数,其他项为正整数时,我们称这样的连分数为简单连分数或正规连分数,对于本题只需用到简单连分数就够了。(以下均简称为连分数)
连分数有如下性质:
1、在丢番图逼近中,连分数为实数的最佳逼近。
2、由连分数得到的渐近分数,在分子或分母小于下一个渐进分数的分数中,其值是最接近精确值的近似值。
3、无理数都可以写成一个无限连分数,其表达式是唯一确定的。
4、用连分数表示二次无理数时,连分数的项会循环。(该性质帮助我们减少计算量,只需要找到第一个循环节就行了)
5、所有偶数编号的收敛都小于最初的数,而奇数编号的收敛都大于它。(该性质帮我们确定了上下界)
好了,现在讲如何计算。
设 为我们所要逼近的无理数,为向下取整
那么
对于本题来说: ,
,
,
,
好了,到这一步我们已经找到了循环部分, 只会等于1或者2,二者交替出现。根据性质4,我们已经可以写出完整的连分数表达式了,即 ,为了更直观和方便计算我们还可以写成:
我们从右往左计算,计算结果写到前一个分式加号的右边。上式已经写出来的几项等于 ,再多算一项的话等于 ,根据性质5,我们有 。