相交于一点:2x + y = 5 和 x - y = 1
2x + y = 5; x - y = 1两个方程相加,y 立刻被消掉,因为 +y 和 -y 互相抵消:3x = 6,所以 x = 2,再代入任一方程得 y = 1。图中两条直线相交于 (2, 1):一个交点,一个答案。
一步一步用消元法求解,画出两条直线并标出交点。
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Coddy 数学课程教的是方法本身:你在交互式白板上完成每一步,哪一步出错都会准确告诉你。
含 x 和 y 的两个方程,就是同一平面上的两条直线。同时满足两个方程的一对 (x, y),就是同时落在两条直线上的点,也就是交点。整个思路就这么简单,而且它一次说明了所有情况:两条直线相交于一点,方程组有唯一解;两条直线平行,方程组无解;同一条直线画了两次,方程组有无穷多解。
消元法和代入法,只是不用画图也能找到交点的方法。这个页面两样都给你:一张图,让你看懂答案的含义;再把消元过程逐行写出来,让你看清答案是怎么算出来的。大多数计算器只给其中一样。
两种特殊情况会直接说明,而不是当成求解失败。“无解”和“无穷多解”都是真正的答案,各有明确的含义;一个遇到它们就耸耸肩的求解器,只会让你害怕这类题。这里会根据系数判断方程组的类型,所以即使没有唯一一组解可以给出,页面也能告诉你属于哪种情况。
像在纸上那样写:第一行写 2x + y = 5,第二行写 x - y = 1。系数可以是分数或小数。
解在最上方。下面有一句话说明方程组在几何上是什么样子:相交于一点、互相平行,还是同一条直线写了两次。
图中画出了各条直线,并标出了交点。如果答案出乎你的意料,图像通常比代数更快说明原因。
编号的步骤会说明消去了哪个未知数、怎么消的、还剩下什么。这正是考题要求你写出来的方法。
每个二元一次方程组都属于下面的某一种;还没开始做代数运算,你就能从直线的关系判断出来。
| 情况 | 直线的关系 | 示例 |
|---|---|---|
| 唯一解 | 相交于一点 | 2x + y = 5, x - y = 1 → (2, 1) |
| 无解 | 平行,截距不同 | x + y = 3, x + y = 5 |
| 无穷多解 | 同一条直线写了两次 | x + y = 3, 2x + 2y = 6 |
| 只有一个方程 | 整条直线都是解 | 2x + 3y = 7 |
| 三个未知数 | 是平面,不是直线 | x + y + z = 6, x - y = 0, z = 2 |
2x + y = 5; x - y = 1两个方程相加,y 立刻被消掉,因为 +y 和 -y 互相抵消:3x = 6,所以 x = 2,再代入任一方程得 y = 1。图中两条直线相交于 (2, 1):一个交点,一个答案。
x + y = 3; x + y = 5两式相减得到 0 = -2,没有任何一对数能让它成立。这不是求解器出错,而是答案本身。两条直线斜率相同、截距不同,永远不会相交,所以方程组无解。
x + y = 3; 2x + 2y = 6第二个方程是第一个方程乘以 2,所以画出来是同一条直线。这条直线上的每个点都同时满足两个方程,也就是有无穷多解。图中你只看到一条直线,因为本来就只有一条。
x + y + z = 6; x - y = 0; z = 2代入 z = 2 和 x = y,三个方程就变成一个,得到 x = y = 2。这里没有图像,因为三个未知数对应的是平面而不是直线;但消元的步骤完全一样,一次消去一个未知数。
先让某个未知数在两个方程中的系数相同,再相加或相减把它消去。解出剩下的一元方程后,把这个值代回任意一个原方程,求出另一个未知数。最后把这组解代入两个方程检验。
消元法是把方程组合起来消去一个未知数;代入法是把一个方程变形,用含一个未知数的式子表示另一个未知数,再代入另一个方程。两种方法得到的答案总是相同。系数比较整齐时,消元法通常更快;某个方程里已经单独出现一个未知数时,代入法更快。
意思是两条直线平行:斜率相同、截距不同,所以没有同时在两条直线上的点。在代数上,它表现为 0 = -2 这样不可能成立的式子。这是一个完整的答案,而不是没找到答案。
意思是两个方程描述的是同一条直线,其中一个是另一个的倍数。这条直线上的每个点都满足两个方程,所以解是整条直线,而不是某一组数。题目常常会要求你用其中一个变量来表示解。
能,消元过程也会同样展示出来:先消去一个未知数,化成二元一次方程组,解出来后再往回代。图像只在两个未知数时绘制,因为三个未知数对应的是平面,画成平面图带来的误导会比帮助更多。
因为图像就是答案的含义。消元法是可靠的步骤,却把背后发生了什么藏了起来;两条直线相交于一点,一眼就能看出为什么恰好只有一个答案,以及为什么平行线没有答案。
支持,而且是精确计算。0.5x + y = 3 会被读作二分之一;系数含分数的方程组,答案会以精确的分数给出,而不是四舍五入后的小数。