自拟有理函数f(x)=(x-5)(x+2)/[(x-5)(x-1)],分母在5与1处为零,这两个输入都不在原函数定义域中。OpenStax将有理函数定义为多项式之商,并说明其定义域排除使分母为零的实数。[1] 因而,即使输入5也同时使分子为零,原式仍没有给出f(5)的值。

在允许的输入上,分子与分母的共同因子x-5可以约去,留下(x+2)/(x-1)。这个等值改写依赖x-5不为零;它没有把原来不允许的5变成允许。如果另定义g(x)=(x+2)/(x-1),新函数在5处可取7/4,但这个数属于g的定义,不是把原来0/0算出了答案。f与g在共同允许的输入上取值相同,完整定义域却相差一个点。

教材把图中单个未定义点所形成的孔称为removable discontinuity,即可去间断点。[1] 对f而言,5处缺的是与简化式有限数值7/4相应的一个点。无需看图,也能从两个表达式说明这一关系:f排除了5,g却有对应输出;把简化式写在旁边,与已经为原函数补入这个输出,是两种不同的数学定义。

在另一个被排除的输入1附近,情况反过来。简化式的分子接近3,分母接近零。自拟代入0.9得到-29,代入0.99得到-299;从另一侧代入1.1得到31,1.01得到301。这里展示的是越来越接近1时输出向负或正的无界方向发展,不是靠少数取样就证明全部趋势;分子接近非零的3而分母趋零,给出了这组结果的代数原因。教材将这类行为联系到垂直渐近线。[1]

分子和分母共有零因子,也并不总能形成孔。再取h(x)=(x-5)/[(x-5)²],原式仍排除5。分子有一份x-5,分母有两份;约去共同的一份后,还剩1/(x-5),分母的零因子没有消失。来源特别限定,若同一因子在分母中的重数更高,该处仍有渐近线。[1] 所以,只检查代入后分子分母是否同时为零,还没有查清共同因子能否完全消去。

若改为k(x)=(x-5)²/(x-5),数量关系又改变了。分母的一份因子可完全约去,留下x-5;原式依然排除5,简化后的表达式在那里则为零。这是一个有限的缺口值,而不是原函数的零点:原函数在5处根本没有定义,不能把简化式的零值登记成它已经取得的输出。

原定义域还决定分子的哪些零点真正成为函数零点。对于前面的f,分子在5与负二处都为零;负二代入分母却得到负七乘负三,即21,因此f(负二)=0。5则因分母也为零而被排除。同一分子给出的两个零点候选,只有负二对应原函数已定义的零值。登记分子因子的位置之后,还需保留原分母的限制,才能把函数零点与前面k在5处缺失的零值位置区分开。

有理函数也可以只有渐近线而没有这种共同因子缺口。例如自拟q(x)=(x²+1)/[(x-2)(x+3)],分母在2和-3处为零,分子分别为5和10,没有相应零因子可约去。这两处都属于未被消去的分母限制。与前面f同时含5处缺口和1处渐近线相比,缺失输入的数目相同,并不规定缺失附近一定呈现同一种行为。

文中有理式及代入均为自行拟定并核算的实数数学说明,未使用教材应用题或观看图形,不涉及现实工程、金融模型与考试代答;网页首发日期未确认。

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