二元线性方程组

基础

学会解两个线性方程,用代入法和消元法。

适合:中四数学 · 单元:数与代数 · 建议学习路径第 8/10 课

学完呢课,你会识:
  • 联立方程有两个变数
  • 代入法:一条表示一个变数,代入另一条
  • 消元法:乘适当数,加减消走一个变数
数学Mathematics
读呢课前,你应该识: 等差与等比数列

1重点摘要 Summary

学会解两个线性方程,用代入法和消元法。

2生字卡 Vocabulary

S
Simultaneous联立

两个方程一起成立,例如 x + y = 5 和 x - y = 1。

T
Two variables两个变数

方程里面有两个不知数,例如 x 和 y。

S
Solve解方程组

找出 x 和 y 的值,令两条方程都成立。

S
Substitution代入法

由一条方程表示一个变数,代入另一条。

E
Elimination消元法

将两条方程乘适当数,加减消走一个变数。

C
Consistent有解

有交点,有答案。

I
Inconsistent无解

两线平行,没有交点。

C
Check验算

将答案代入两条方程,看看是不是都对。

3逐步讲解 Steps

  1. 第一步:写清楚两条方程解二元线性方程组,先把两条方程整齐写出,各按 x、y 的次序排列,并在右边标记 (1) 与 (2),方便之后引用。写清楚编号看似小事,实际上能避免引用错方程,尤其在代入与消元的过程中反复使用两式。若某条方程有括号或分数,应先展开与化简。易错位是两条方程抄错系数或符号,之后全部计算都会白费。
  2. 第二步:代入法改写代入法的第一步是选一条方程,把其中一个变数用另一个变数表示,例如由 x + y = 5 得 x = 5 - y。选择时挑系数简单、最好是系数为 1 的变数,改写时最不容易出错。改写的依据是等式两边减去相等的量后仍相等。易错位是移项时忘记变号,例如把 x + y = 5 错误写成 x = 5 + y。
  3. 第三步:代入得一元方程把改写好的式子代入另一条方程,例如把 x = 5 - y 代入 x - y = 1,得到 (5 - y) - y = 1,两个变数就此只剩一个 y,成为一元一次方程。核心思想是消元:用代入把两个未知数化成一个。化简与合并后解出 y = 2。易错位是合并 y 项时符号出错,例如把 (5 - y) - y 化简错成 5 - y + y。
  4. 第四步:代回求另一变数解出 y 之后,把 y 的值代回第二步的改写式求 x,例如代入 x = 5 - y 得 x = 5 - 2 = 3。要代回改写式而不是原方程,因为改写式已经把 x 单独表示出来,计算最直接,也不易再引入新错误。这样一组 x 与 y 就是方程组的解。易错位是把 y 的值代错方程或符号抄错,得到与验算矛盾的结果。
  5. 第五步:消元法(加减法)当两条方程的系数比较整齐时,加减消元法往往更快:先把同一变数在两式中的系数变成相等或相反,方法是两式各乘一个适当的数,再把两式相加或相减消去该变数。例如 x + y = 5 与 x - y = 1 相加,y 项直接抵消,得 2x = 6,即 x = 3。易错位是乘某式时漏乘右边常数,或在系数一正一负时减错符号。
  6. 第六步:验算最后把求得的 x 与 y 同时代入两条原方程检验,两条都成立才算正确,只验一条并不保险,因为代入过程的错误可能恰好满足其中一条。以本例的 x = 3、y = 2 为例,两条方程都成立,答案可靠。验算只花十几秒,却能挡住大部分计算失误。易错位是代入化简后的式子而非原方程,检查不到抄错的那一步。

4图解 Diagrams

联立方程:代入消元法 Substitution methody = 2x + 1 …… ①x + y = 7 …… ②① 代入 ②:x + (2x + 1) = 73x + 1 = 7 → x = 2代返 ①:y = 2(2) + 1 = 5答:x = 2,y = 5检查:2 + 5 = 7 ✓|两条直线嘅交点就系共同解——图像法都揾到同一点拣方法:一条已经写明 y= → 代入快;两条都齐 → 加减消元快
图 1:联立方程代入法

5例题示范 Example

示例:解方程组 x + y = 5 ... (1),x - y = 1 ... (2)。

  1. 第一步:由方程 (1) 把 x 单独表示,得 x = 5 - y,依据是等式两边减去 y 后仍然相等。
  2. 第二步:把 x = 5 - y 代入方程 (2),得 (5 - y) - y = 1,这一步用代入把两个未知数化成一个。
  3. 第三步:化简得 5 - 2y = 1,两边减 5 得 -2y = -4,再两边除以 -2 得 y = 2,每一步依据等式的性质进行。
  4. 第四步:把 y = 2 代回 x = 5 - y,得 x = 5 - 2 = 3,选择代回改写式是因为 x 已单独在等号一边。
  5. 第五步:验算,把 x = 3、y = 2 代入 (1) 得 3 + 2 = 5,代入 (2) 得 3 - 2 = 1,两条方程都成立,答案确认无误。
  6. 答案:x = 3,y = 2。整个解法先用代入法把二元化成一元,解出 y 后代回改写式求 x,最后把这一组值代入两条原方程,两条都成立,所以这就是方程组唯一的解;两条直线的斜率不同,交点只有一个。

6常见错误 Mistakes

✗ ✗ 代入之后漏项:(5-y) - y = 5 - y
✓ ✓ 要展开全:5 - y - y = 5 - 2y!
✗ ✗ 解出 x 不记得找 y
✓ ✓ 两个变数都要找齐!
✗ ✗ 答案不验算
✓ ✓ 将答案代入两条方程验证先!
✗ ✗ 移项不转符号:x + y = 5 写成 y = 5 + x
✓ ✓ y 过去对面要变减:y = 5 - x。代入法第一步错,之后就全错,移完项代返原方程检查一次稳阵好多!

75 题快测 Quick check

Q1x + y = 5,x - y = 1,y = ?

Q2解联立方程有两个方法:代入法和?

Q3两条方程代表两条直线,有交点即是?

Q4两线平行即是?

Q5验算答案要代入?

8重点回顾 Recap

  • 联立方程有两个变数
  • 代入法:一条表示一个变数,代入另一条
  • 消元法:乘适当数,加减消走一个变数
  • 两个变数都要找齐
  • 答案一定要代入验算

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