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方程组计算器

一步一步用消元法求解,画出两条直线并标出交点。

作者 Nethanel Bar, 联合创始人兼 CEO

最后更新

想不用计算器也能解出这些题?

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。

方程组就是两条直线,解方程组就是找它们的交点

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。

看步骤时要注意什么

  • 消元法的做法是:先让某个未知数在两个方程中的系数相同,再把两个方程相加或相减,把它消掉。整个方法就是这一个想法,反复使用。
  • 相加还是相减,取决于符号。配好的系数符号相同就相减,符号相反就相加。把这一步弄反,是最常见的失误。
  • 求出一个未知数后,把它代回任意一个原方程,就能求出另一个。代回哪个都行;如果两个方程算出的结果不同,说明前面某一步出错了。
  • 平行线意味着斜率相同、截距不同。在代数上,它表现为 0 = -2 这样不可能成立的式子;这不是报错,而是答案本身。
  • 三个未知数的做法相同:先消去一个,得到一个二元方程组,再接着解。这时图像就帮不上忙了,因为三个未知数对应的是平面,而不是直线。

如何使用方程组计算器

  1. 每行输入一个方程

    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。

  2. 看答案和类型

    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。

  3. 看图像

    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。

  4. 跟着消元过程走

    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。

三种情况

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

例题详解

相交于一点:2x + y = 5 和 x - y = 1

plain
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。

平行线:x + y = 3 和 x + y = 5

plain
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。

同一条直线写了两次:x + y = 3 和 2x + 2y = 6

plain
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。

三个未知数:x + y + z = 6,x - y = 0,z = 2

plain
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。

常见错误

  • 该减的时候加了。配好的系数符号相同时必须相减;只有符号相反时,相加才能抵消。
  • 只给方程的一部分乘了倍数。如果你为了配系数而把一个方程放大,那么包括等号右边在内的每一项都要乘。
  • 代回刚刚改过的方程。要代回原方程之一,否则你可能完全丢掉第二个条件。
  • 求出一个未知数就停下了。二元一次方程组有两个未知数要求,只写出 x 只算答了一半。
  • 把 0 = -2 当成计算错误,而不是“无解”。同样,0 = 0 表示无穷多解,而不是“这里出了什么问题”。
  • 检验时搞混了哪条直线对应哪个方程。要把这对解代入两个原方程都检验一遍;只满足其中一个什么也证明不了。

方程组常见问题

怎么解方程组?

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。

消元法和代入法有什么区别?

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。

方程组“无解”是什么意思?

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。

“无穷多解”是什么意思?

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。

能解三元一次方程组吗?

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。

为什么要画出直线?

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。

支持分数和小数吗?

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。

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