國中數學教材第二冊第一章第一節

二元一次聯立方程式與代入消去法

一.引言

兩千年前,我國古代有一部數學名著叫<九章算術>,書中講了許許多多關於算術.代數.幾何等知識.全書由九個篇目組成,統稱九章.其中第八章的篇名就叫“方程”.不過,在這“方程”章裹講的不全包括現在我們所稱的方程的佑識,而是講多元一次方程組的問題.

 

   以“方程”章第一題為例.這一題的原文是:“今有上禾三秉,中禾二秉,下禾一秉,實三十九斗;上禾二秉,中禾三秉,下禾一秉,實三十四斗;上禾一秉,中禾二秉,下禾三秉,實二十六斗.問上.中.下禾一秉各幾何?”

   這�堙坏搳足O泛指莊稼,也可特指稻子;“秉”是指束或者捆,一秉即一束或一捆;“實”是泛指果實,也是特指稻穀.用現代的語,言這個問題可表達為:

   己知上等稻子3捆,中等稻子2捆,下等稻子1捆,能打出稻穀39斗.上等稻子2捆,中等稻子3捆,下等稻子1捆,能打出稻穀34斗.上等稻子1捆,中等稻子2捆,上等稻子3捆,能打出稻穀26斗.問各等稻子1捆能打出稻穀多少斗?

   設上等稻子每捆可出稻穀x斗,中等稻子每捆可出稻穀y斗,下等稻子每捆可出稻穀z斗.於是可列出方程組:

3x+2y+z=39,

2x+3y+z=34,

x+2y+3z=26.

不過,我國古代沒有x.y.z這些符號,而且也不是用筆在紙上作式子推演數運算的.

   十六世紀,隨著各種數學符號的相繼出現,特別是法國數學家韋達創立了較系統的表示未知量和己佑量的符號以後,“含有未知數的等式”這一專概念出現了,當時拉丁語稱它為“aequtio”,英文為”equation“.

   十九世紀中葉,近代西方數學再次傳入我國.1859年,李善蘭英國傳教士偉烈亞力,將英國數學家德.摩爾根的<代數初步>譯出.李.偉兩人很注重數學名詞的正確翻譯,他們借用或創設了近四百個數學的滿譯名詞,許多至今一直沿用.其中,“equation”的譯名就是借用了我國古代”方程“一詞.這樣,”方程“一詞首次意為”含有未知數的等式“.

   人們努力尋找一種普通而又系統的方法,來解決右算術中的各種數量問題,於是導致了初代數的誕生,初等代數的特點是用“符號”表示各種數,用“方程”表示問題中的數量關係,從而使解題方法更為簡捷.

二.動動腦

1(1)3*(2*5)=      (1’)3*(2*x)=

 (2)-(-2+3)=       (2’)- ( -x+3)=

含文字符號的算式的運算,雖滿足數的運算規則,卻無法在每次運算步驟後都得到一已知數,有時運算次序也與習慣不同,這些使得學習上很難調適.

2一盒貼紙有x張,菁菁原有6盒,那麼菁菁原有幾張貼紙?答:___________

,後來,她哥哥又給她5張貼紙,那麼菁菁最後有幾張貼紙?答:__________

 

3下列三個步驟是城城用來解方程2(3x+2)=2x +4的方法:

 步驟1:6X+4=2X+4

    步驟2:6X=2X

    步驟3:6=2

請指出上面哪一個步驟是不正確的.答:____________

4數學老師發還平時考的試卷,並公布全班最高分是100分

    創創分數的1/3倍比班上最高分的一半少20分

    假設創創的分數是x分,

    請依題意列出一元一次方程式______________

    請算出創創的分數__________

     守守分數的1/4倍再加3分之後的5倍,就是全班的最高分

  假設守守的分數是y分,

  請依題意列出一元一次方程式______________

  請算出守守的分數__________

    對大部分的學生而言,剛開始面臨文字應用題會覺得很難,因此如何讓自己

    經歷解題的思考歷程,而不是單純的只聽老師的講解是很重要的.

三.學習活動:

 <列算式>

 例1.蜻蜓泡沫紅茶店每杯珍珠奶茶x元,椰果奶茶y元,如果大雄和同學

    叫了2杯珍珠奶茶.3杯椰果奶茶,那麼大雄和同學共花了多少元?

        解:每杯珍珠奶茶x元,買了2杯,共2x元;

           每杯椰果奶茶y元,買了3杯,共3y元;

           所以大雄和同學共花了2x+3y元

 例2.小念就讀的學校合作社販賣鮮奶及礦泉水.鮮奶一瓶可賺3元,礦泉

    水一瓶可賺2元,如果有一天,合作社賣出鮮奶x瓶,礦泉水y瓶,

    請回答下列問題:

                 這一天共賣出鮮奶和礦泉水多少瓶?

                 這天所賣出的鮮奶和礦泉水共可賺進多少錢?

解:<1>賣出鮮奶x瓶, 礦泉水y瓶, 共賣出鮮奶和礦泉水x+y瓶.

        <2>鮮奶一瓶賺3元,賣出x瓶賺3x元;

     礦泉水一瓶賺2元,賣出y瓶賺2y元;

     鮮奶和礦泉水共賺3x+2y元.

從上面這個例子可以看出來,有時我們會在一個題目中設兩個未知數.

隨堂練習

鉛筆一枝x元,原子筆一枝y元,如果創創買了3枝鉛筆.3枝原子筆,他一共花了 __________元;守守買了2枝鉛筆.1枝原子筆,他一共花了 _____元.

例3.彬彬的撲滿中有50元硬幣x個,10元硬幣y個,則彬彬的撲滿裡共有多少元?

解:硬幣中內50元硬幣x個,則有50x元;

  硬幣中冇10元硬幣y個,則有10y 元;

  撲滿中共有50x+10y元.

 

例4.海報紙一張9元,麥克筆一枝30元,為了布置教室,一年五班買了x張海報紙.Y枝麥克筆,一年十班比一年五班多買了3張海報紙,少買2枝麥克筆,則一年十班花了多少錢來買海報紙和麥克筆?

解:        海報紙(張)  麥克筆(枝)

     一年五班     x                          y

                  一年十班    x+3                      y-2

所以一年十班共買了(x+3)張海報紙,(y-2)枝麥克筆;

 海報紙每張 9元,買x+3張,花了 9(x+3)元;

     麥克筆每枝30元,買y-2枝,花了30(y-2)元;

     所以一年十班一共花了9(x+3)+30(y-2).

隨堂練習

蘋果一個20元,水梨一個40元,如果創創買了x個蘋果.y個水梨,他共花了________元;守守比創創少買2個蘋果,多買2個水梨,那麼守守共花了____________元.

  在例3中我們知道,彬彬的撲滿中有50元硬幣x個,10元硬幣y個,所以彬彬的撲滿裡有50x+10y元.50x+10y是一個算式,這個算式所代表的數是多少,需由x與y分別所代表的數是多少來決定,例如:

當x=1,y=1時,50x+10y

         =50*1+10*1

         =60

 

 x=2,y=1時,50x+10y

         =50*2+10*1

         =110

 

 x=1,y=2時,50x+10y

         =50*1+10*2

         =70

隨堂練習

請在下表空格中,填入各算式所代表的數:

x

2

-2

2

-2

y

1

1

-1

-1

4x+5y

       

2x-3y

       

<列聯立方程式>

平平和安安一起去文具店買筆,平平買了3枝鉛筆,3枝原子筆,一共

54元,安安買了2枝鉛筆,1枝原子筆,一共26元.假設鉛筆一枝

是x元,原子筆一枝是y元,可得下列二組方程式:

  3x+3y=54 和  2x+y=26

 

像3x+3y=54,2x+y=26,這類的方程式,含有兩個未知數(二元),而且每個未知數的次數都是1(一次),我們稱它們為二元一次方程式.

  當我們用兩個未知數列出兩個二元一次方程式來表示題目中的數量關係時,可以把它們寫成

3x+3y=54......(1)

2x+ y=26......(2)

通常我們稱這些並列在一起的式子為二元一次聯立方程式或二元一次方程組.

隨堂練習

彬彬告訴郵局的小姐,媽媽叫他拿130元來買5元和7元的郵票共22張.為了替郵局的小姐算出應該給彬彬多少張5元和7元的郵票,我們先設可以買5元的郵票x張,7元的郵票y張:

因為一共是22張,所以可列出如下的方程式:

____________________________________________ ;

因為一共要花130元來買,所以可列出如下的方程式:

_____________________________________________.

請將上面兩式並列寫成二元一次聯立方程式:

______________________________________________

 

<代入消去法>

園遊會時,一年三班賣肉粽和貢丸湯.肉粽每個可賺8元,貢丸湯每碗可賺5元,如果只知道他們賣出的貢丸湯碗數是肉粽個數的2倍,且共賺1800元,請問他們賣出多少個肉粽和多少碗貢丸湯?

 

        用一元一次方程式來解:

        設賣出肉粽x個,

        賣出的貢丸湯碗數是肉粽個數的2倍,

        所以賣出2x碗貢丸湯;

        x個肉粽,每碗賺8元,肉粽共賺8x元

        2x碗貢丸湯,每碗賺5元,貢丸湯共賺5*2x=10x元

        依題意,8x+10x=1800

       18x=1800

         x=100

        因此,     2x=200

        所以,他們一共賣出肉粽100個,貢丸湯200碗.

 

用二元一次方程組來解:

        設賣出肉粽x個,貢丸湯y碗,那麼

           y    =    2x

        貢丸湯碗數   = 肉粽個數的2倍

  8x    +    5y    = 1800

        x個肉粽賺的錢 + y碗貢丸湯賺的錢 = 共賺的錢

        把上面兩個式子並列在一起寫成

        y=2x...........(1)

        8x+5y=1800.....(2)

接下來要怎麼辦呢?

 

在求二元一次聯立方程式中的x與y所代表的數時,只要想辦法把兩個未知數中的一個去掉,就變成一元一次方程式了,接著可以用解一元一次方程式的方法來求出x與y.

現在讓我們來看看怎麼用消去一個未知數的方法來求出上面例子中肉粽個數x及貢丸湯碗數y:

        y=2x...........(1)

        8x+5y=1800.....(2)

        把(1)或(2)式中的一個方程式變成只有一個未知數:

        觀察一下,

         y=2x..........(1)

         8x+5y=1800....(2)

         <把(2)式中的y用2x取代>

        得到 8x+5(2x)=1800

        <沒有y了,變成一元一次方程式,接著只要算出x就好了.>

     18x=1800

     x=100.....(3)

這時已經求出一個未知數x,要求出y,只要把x的值代入(1)式中就可以了.

把(3)式中代入(1)式,得

y=2*100=200

 

驗算

把x=100,y=200代入原聯立方程式,

(1)式等號左邊=y=200--------------------------相

式等號右邊=2x=2*100=200-------等

所以,x=100,y=200使(1)式等號左右兩邊相等;

式等號左邊=8x+5y=8*100+5*200=1800=(2)式等號右邊

所以,x=100,y=200使(2)式等號左右兩邊相等;

x=100,y=200同時使(1)式及(2)式等號兩邊相等,

這時我們稱它們是原聯立方程式的解,而求出聯立方程式的解的過程就叫做解聯立方程式.

讓我們再來看一個解聯立方程式的例子.

例5 解 2x+3y=-3.....(1)

     -x=2y........(2)

解: 整理(2)式,

   得到x=-2y.....(3)

   把(3)式代入(1)式,得

        2(-2y)+3y=-3

        -y=-3

        y=3.......(4)

   把(4)式代入(3)式,得

        x=(-2)*3=-6

 

        驗算

        把x=-6,y=3代入原聯立方程式,

            (1)式等號左邊=2*(-6)+3*3

        =(-12)+9

        =-3

        =(1)式等號右邊

           (2)式等號左邊=6

   (2)式等號右邊=2*3=6

    x=-6,y=3同時使(1)式及(2)式等號兩邊相等,所以,它們是原聯立方程式的解.

 

隨堂練習

 利用例5的方法解下列各聯立方程式:

            y=3

            x+y=9

            -x=y

            x+3y=10

 上面所說的這種解聯立方程式的方法,我們稱為代入消去法。有時在聯立的兩個方程式中並沒有一個方程式是很明顯的寫成x=....或y=....,此時,我們可以先整理方程式,通常可以用等量公理把其中一個未知數x(或y)全部移到等號的一邊,讓我們來看看下面的例子:

 

  例6解 2x+2y=1100.....(1)

     3x+y=1210......(2)

  解:觀察一下,可以

    先整理(2)式,使等號左邊只含y,

    由(2)式, 3x+y=1210 得到

      y=-3x+1210....(3)

    把(3)式代入(1)式,得

      2x+2(-3x+1210)=1100

      2x-6x+2420=1100

     -4x+2420=1100

     -4x=-1320

      x=330.........(4)

    把(4)式代入(3)式,得

      y=(-3)(330)+1210

      y=-990+1210

      y=220

  驗算

    把x=330,y=220代入原聯立方程式,得到

      2x+2y=2*330+2*220=1100

      3x+y=3*330+220=1210

    所以,x=330,y=220是原聯立方程式的解.

    在解聯立方程式時,例子告訴我們,算出x及y的值以後,要把這兩個值代入方程式驗算,但我們小心計算不要錯誤,也可以把驗算省略.下面有些例子,我們就把

驗算省略了.

 

  例7 解 x+5y=-2......(1)

      2x+3y=3......(2)

  解  觀察一下,可以

     先整理(1)式,使等號左邊只含x;

      x+5y=-2 得到

      x=-5y-2.....(3)

     把(3)式代入(2)式2x+3y=3,得

      2(-5y-2)+3y=3

      -10y-4+3y=3

      -7y=7

       y=1.......(4)

     把(4)式代入(3)式x=-5y-2,得

       x=(-5)(-1)-2

       x=3

     所以,x=3,y=-1是原聯立方程式的解.

 

隨堂練習

解下列各聯立方程式:

      3x-2y=9

      x+2y=3

 

      x+y=5

      x-y=6

 

四.重點整理:

重點:

有時候我們會在同一個題目中設兩個未知數,來表示題目中的數量關係.含有兩個未知數的算式中,兩個未知數分別所代表的數決定了這個算式所代表的數.例:當x=1,y=1時,50x+10y=60當x=2,y=1時,50x+10y=110二元一次方程式是含有兩個未知數(二元),未知數的次數是1(一次)的等式.例:50x+10y=60當用兩個未知數列出兩個二元一次方程式來表示題目中的數量關係時,可把這兩個方程式並列在一起,稱為二元一次聯立方程式或二元一次方程組

 

例:2x+2y=1100

  3x+y=1210

同時使得聯立方程式等號成立凡x和y所代表的數就是此聯立方程式的解.

例:x=6,y=-3是聯立方程式

  2x+3y=3

  -x=2y  的解

解聯立方程式時最重要的就是要想辦法消去兩個未知數中的一個未知數.可用代入消去法來解二元一次聯立方程式.

例: 解二元一次聯立方程式

  2x+3y=3..............(1)

  -x=2y................(2)

  時,可將(2)成化為 x=-2y.....(3)

  再把(3)代入(1)式消去x.

 

五.習題:

A.基本題

請在下列空格中填入各式所代表的數:

x

0

3

-1

1/3

-0.1

y

0

2

-2

-1/2

-0.2

x+3y

 

9

 

-7/6

-0.7

-6x+2y-1

-1

 

1

下列四組數中哪些組中x.y所代表的數是二元一次聯立方程式

-31x+42y=-11

7x-4y=-3   的解?

    <1>x=1,y=1    <2>x=1,y=-1

    <3>x=-1,y=1   <4>x=-1,y=-1

 

下列哪些聯立方程式的解是x=2,y=1?

<1> y=2x      <2> 2x-y=3

    3x+y=5        -7x-y=-15

 

<3> 3x+2y=8   <4> x-y=1

    2x-5y=10      3x+y=7

 

利用代入消去法,解下列各二元一次聯立方程式:

<1>x=2        <2> y=-3x

   y=3x+4          x+2y=5

<3> y=x+3     <4> x-2y=8

    3x+2y=16     2x+5y=7

 

草根泡沫紅茶店賣一杯珍珠奶茶可賺10元,一杯椰果奶茶可賺12元,如果教師節那天,老闆賣出x杯的珍珠奶茶,y杯的椰果奶茶,那麼:教師節當天老闆所賣的珍珠奶茶與椰果奶茶,共賺了多少元?

<用x.y的式子表示>______________________________________________________

如果教師節當天老闆賣珍珠奶茶與椰果奶茶,共賺1160元,請根據題目所給條件,列出一個二元一次方程式.______________________________________________________

根據(2)中所給的條件,如果老闆還記得教師節當天共賣出110杯的珍珠奶茶與椰果奶茶,那麼那天他賣出珍珠奶茶與椰果奶茶各幾杯?______________________________________________________

創創班上男生人數比女生人數的3倍少10人;女生人數的2倍等於男生人數.如果男生有x人;女生有y人,請依題意列出一組二元一次聯立方程式:____________________________________________

解上列二元一次聯立方程式:

  得x=_________,y=__________ ;

  因此男生有_________人,女生有_________人

 

B.進階題

在下列空格中,填入各式所代表的數:

x

 

-2

 

y

 

1

 

4x+5y

8

 

-14

2x-3y

4

 

4

王媽媽拿180元給小明,剛好可以買4瓶醬油和3斤雞蛋,但小明卻買3瓶醬油和4斤雞蛋,而剩下10元.試問醬油一瓶多少元?雞蛋1斤多少元?

甲.乙二人各有若干元,若甲給乙80元後,則甲的錢恰好為乙的3倍,若乙給甲40元後,則甲的錢數恰好為乙的9倍,問甲.乙兩人原來各有多少元?

解下列各聯立方程式

 2x+y=3x-y=5

 x/3+y/4=2

 x/2-y/2=2/3

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